Энергия из холода своими руками

Обновлено: 03.07.2024

Лучшее время для работы термогенератора на основе элементов пельтье, это конечно же зима. Потому что их нужно хорошо охлаждать, чтобы хоть что-то получить.

В эксперименте с испытанием мощного генератора использованы 12 модулей Пельтье TEC1-12706. Самые дешевые и популярные, продаются в этом китайском магазине. Для него есть кулер охлаждения.

Охлаждение в показанном примере осуществлялось вентилятором мощностью 5,4 ватта, 12 вольт.

О том, что это такое элемент Пельтье, какие у него характеристики и как работает, конструкции рабочих моделей, описано в нескольких статьях на нашем сайте, которые вы легко сможете найти через строку удобного поиска.

Цель эксперимента узнать, какую максимальную мощность может выдать обычный китайский самый дешевый термоэлемент в зимнее время года.
Итак, с началом эксперимента печь растоплена, когда дрова немного разгорелись, термогенератор начал работать и запустился вентилятор. Он охлаждает холодную сторону термоэлементов. Схема простейшая. В конце видео показано, как собирается такой термогенератор.

В ходе эксперимента будет достигнуто максимальное напряжение холостого хода этого генератора. Потом при помощи потенциометра это напряжение будет понижено ровно вполовину. Тем самым уровняется сопротивление генератора и сопротивление нагрузки. Тогда в генераторе и в нагрузке рассеивается одна и та же величина мощности. Это даст 50 процентную мощность, точнее кпд 50% отдаваемой мощности. Это соответствует эффективности всего лишь 50%. Но зато выход такой мощности будет максимальным в таком соотношении. Но передача максимальной мощности имеет место только при таком соотношении!
По мере разогрева печи растет напряжение, выдаваемое электрогенератором. Вентилятор набрал обороты, это довольно мощный вентилятор мощностью 5,5 ватт. Поэтому часть мощности он будет отбирать на себя. Та мощность, которую сейчас будет определена, это будет полезная мощность. Больше 26 вольт напряжение не поднимается. Подключаем потенциометр и начинаем добавлять сопротивление.

Теперь плавно доводим напряжение до 13 вольт. Зафиксирована мощность 9 ватт. Пока шли настройки, генератор прогрелся и мощность упала на 1,5 ватт.
Кратковременно удалось получить до 9 ватт. Но потом мощность упала и остановилась в пределах 7,5 ватт. Но этот показатель держался стабильно. Этой мощности хватит для зарядки любого телефона, смартфона или планшета.

Из 12 элементов пельтье получается 0,5 ватт и более на один элемент. При температуре воздуха ноль градусов это неплохой показатель на воздушном охлаждении. При температуре -20 результат был бы на порядок выше. Поэтому вполне возможно получить даже до одного ватта на один элемент пельтье, но при большом морозе.
Теперь вентилятор будет подключен через ваттметр для того, чтобы посмотреть, сколько полезной энергии расходуется на его работу. Прибор показал 6 ватт. Если бы не этот вентилятор, можно было бы добавить еще 5-6 ватт к мощности этого термогенератора.
В продолжение эксперимента вентилятор планировалось отключить, чтобы охлаждение делать с помощью снега. После того, как вентилятор сброшен, радиатор будет обильно покрыт снегом. Однако, в эксперименте произошла неожиданная авария. После того, как был снят вентилятор, печка перегрелась и вышел из строя какой-то из элементов пельтье, расплавившись без охлаждения. В системе произошло разъединение контактов. Поэтому вентилятор является в данном устройстве полезным элементом. Для безопасности же необходимо использовать защитные решетки.

Вывод следующий: порядка 1 ватта на элемент пельтье можно получить при хорошем морозе. Есть места, например якутия или дальний север, температура доходит до минус 50 градусов цельсия. Так что там 1 ватт с элемента получить будет просто. Представьте, в юрте печка, а за ней стена размером 1 x 2 м. Теплый стороной внутрь печки, а холодный наружу, где мороз и ветер. С одного квадратного метра таких элементов можно снять до 0,5 киловатта электричества. То есть, с 2 квадратных метров можно получить до одного киловатта электроэнергии.

Конструкция такого термогенератора предельно проста. 12 самых дешевых китайских элементах пельтье зажимаются между двумя алюминиевыми радиаторами, которые должны иметь ровные, в идеале полированные, поверхности. Естественно, на каждую сторону термоэлемента наносится термопаста. Скручиваем радиаторы болтами и соединяем проводами. Крепим кулер, желательно мощнее. Ну и сама печка. Это кусок оцинковки, лучше нержавейки. Крепится к горячему радиатору болтами. Потом делается дно с отверстиями 7-8 миллиметров для забора воздуха.

Есть продолжение этого эксперимента. Чтобы найти его, напишите в поиске по сайту: Пельтье на воздушном охлаждении.

Постулат Клаузиса гласит, что теплота не может сама собой перейти от менее нагретого тела к более нагретому. Якутский ученый Л.И.Файко доказал, что тепло переходит от более холодного, в среднем тела (от арктического воздуха) со средней температурой -19гр.С к более нагретому - воде якутских озер и Ледовитого океана, где температура круглый год плюсовая. Файко нашел механизм, который то ускоряет, то замедляет передачу тепла от внешней среды к вскрывающимся водоемам, а попросту открыл неравномерность естественного теплообмена. Механизм открытый Файко может дать жизнь "хладо-электростанциям". Огромные запасы тепла в ледяных покровах водоемов можно использовать для получения энергии. Он считает, что даже простейшая паровая машина может работать на "холоде". Ведь согласно циклу Карно, для КПД важна не столько температура нагревателя, сколько разность температур холодильной машины. А природа рабочего тела не имеет значения. Так в паровой машине может циркулировать легкокипящая жидкость. Для нее вода при нуле- как кипяток. А охлаждаться этот "пар" будет в холодном атмосферном вохдухе. До сих пор люди не находили в природе естественных процессов, которые бы создавали бы необходимые для энергетики перепады температур. В данном случае мы его имеем. Но не только в виде перепада, но и намного большие запасы энергии фазовых переходов превращений воды.

vvslava

Ученые со всего мира уже давно ищут альтернативные способы получения энергии. Сначала для этих целей инженеры применяли паровые механизмы, а затем научились перерабатывать нефть и использовать топливо в двигателях внутреннего сгорания. В последние годы во многих странах мира активно начали использовать солнечную энергию.

Сейчас проводится множество испытаний устройств, которые для своей работы используют водород. А недавно ученые смогли придумать способ, как получить энергию из холода. Хотя это звучит невероятно, но эксперты уверяют, что это вполне возможно.

Реально ли получить энергию из холода?

Издание Scitechdaily опубликовало интересный материал, в котором описываются разработки американских ученых по поиску альтернативных источников энергии. Они смогли создать устройство, которое позволяет добывать энергию ночью, когда температура опускается ниже нуля. Это дает возможность создать возобновляемый источник энергии, который в будущем можно будет применять даже в космосе.

Принцип работы устройства

Принцип действия нового устройства основан на термоэлектрическом эффекте. Простыми словами данное явление можно объяснить, как эффект, возникающий при взаимодействии между собой разных материалов, отличающихся по температуре. При грамотном размещении этих материалов по отношению друг к другу можно будет добывать энергию в тех местах, где элементы соприкасаются. Системы, работающие по принципу термоэлектрического эффекта, существуют уже довольно давно. Но в массовое производство их не запускали, так как для их создания требуются дорогостоящие компоненты.

Американские ученые смогли создать аналогичное устройство с применением простых и дешевых материалов. Для испытаний был построен генератор, который включает в себя диск из алюминия, размещенный в корпусе из полистирола. В верхней части генератора имеется специальное прозрачное окно, через которое поступают ультрафиолетовые и инфракрасные волны. А вот в обратную сторону тепло не выделяется. Конструкция получилась довольно компактной, поэтому для проведения испытаний к ней подключили светодиод.

Тестирование устройства показало, что в случае опускания температуры ниже нуля градусов происходит взаимодействие теплого диска с холодом, поступающим через окно. Благодаря этому удалось выработать энергию с мощностью около 0,8 милливатт. В результате светодиод горел долгое время без необходимости использования других источников энергии.

Разработчики уверены, что данное устройство можно легко масштабировать для создания более мощных генераторов. Они заявляют, что уже в настоящее время могут спроектировать генератор, который будет иметь мощность до 500 милливатт на квадратный метр. Такой источник энергии позволит освещать помещение в течение всей ночи.

Силы и частицы

Энергия пронизывает все вокруг и является результатом взаимодействия разных материй друг с другом. Она представляет собой скалярную физическую величину и делится на несколько видов. Принято считать, что энергия исходит лишь от теплых объектов. Но можно ли получить ее из холода?

Виды энергии

Существует несколько типов энергии:

кинетическая – зависит от скорости перемещения объектов;
потенциальная – характеризует расположение точек в системе координат;
электромагнитная – количество энергии, содержащееся в электромагнитном поле;
гравитационная – характеризует силу притяжения между объектами;
ядерная – содержится в атомных ядрах, выделяется при начале реакции;
внутренняя – сумма энергии всех молекул, находящихся внутри объекта;

химический потенциал – характеризует появление частицы в системе без совершения работы;
энергия взрыва – количество, выделяемое при химических и физических реакциях во время этого процесса;
энергия вакуума – характеризует ее количество, находящееся в безвоздушном пространстве;
осмотическая – означает работу, которая выполняется при повышении концентрации молекул.

Ежедневно люди сталкиваются с разными видами энергии, при этом, даже не замечают этого. Также из описания некоторых видов нетрудно догадаться, что она тесно связана с работой, физической величиной, характеризующей воздействие силы на объекты.

Можно ли извлечь энергию из холода?

Принцип работы работы теплового насоса

Получить энергию из холодного объекта действительно возможно. Если у предмета низкая температура, это вовсе не означает, что она отсутствует в нем, просто ее количество довольно мало.

Тепло распространяется в пространстве равномерно. Поэтому объекты, находящиеся в одном помещении, нагреваются и остывают до тех пор, пока их температура не будет равна. И если приложить внешнее воздействие к холодному предмету, то можно извлечь из него всю имеющуюся энергию. С этой задачей прекрасно справляется тепловой насос. Устройство вытягивает энергию и нагревает пространство вокруг.

Интересный факт: на территории северных стран энергию получают из окружающей среды, у которой довольно низкая температура.

В большинстве случаев, при получении энергии из холодных объектов, ее используют для обогрева помещений. Это позволяет получить много тепла при небольшом расходе электричества.

Если Вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Читайте также: