Kraftwerk aus einer Tasse kochendem Wasser

Wie Sie wissen, kann Elektrizität mit elektrodynamischen Generatoren (Dampf, Wind oder Wasser), Solarzellen sowie der Umwandlung der Temperaturdifferenz zweier unterschiedlicher Leiter und Halbleiter erzeugt werden, wobei der Seebeck-Effekt berücksichtigt wird. Häufiger kann man vom Peltier-Effekt hören - der Trennung von Temperaturen auf ungleichen Lötleitern und Halbleitern, was der gegenteilige Effekt von Seebeck ist.

Für die Analyse verwenden wir ein solches Element mit der Kennzeichnung TEC1-12706.



Das Element ist für eine Nennspannung von 12 V ausgelegt, das Maximum ist etwas höher, erhöht jedoch das Risiko einer Beschädigung des Elements und verringert dessen Wirkungsgrad. Das Element besteht aus 127 Zellen und ist für einen maximalen Strom von 6 A ausgelegt. Beim Anschluss des Elements an eine Spannungsquelle betrug der Stromverbrauch etwa 2 A, und die von der Quelle aufgenommene Leistung beträgt 24 Watt.

Um Strom zu erhalten, sollte eine Elementplatte erwärmt und die zweite gekühlt werden. In meinem Fall ist für die gezeigten Drahtfarben die kalte Seite markiert, die heiße Seite nicht. Wenn Sie die Polarität der Drähte ändern, ändern sich auch die Eigenschaften der Seiten.

Um die Platte zu kühlen, verwenden wir einen Kühler in schmelzendem Eis, wir nehmen die Temperatur der kalten Oberfläche des Seebeck-Elements auf etwa 0 Grad.





Um die Platte zu erhitzen, stellen Sie einen Becher mit kochendem Wasser darauf und messen Sie die Temperatur des heißen Teils auf 100 Grad. Warten wir, bis sich die Temperatur auf der kalten Seite stabilisiert hat, die 11 Grad betrug.



In diesem Fall beträgt die resultierende Spannung an den Anschlüssen des Elements etwa 1,7 V (Leerlauf).



Bei einer Last von 100 Ohm betrug die Spannung bereits 1,5 V.



Die dem Widerstand zugewiesene Leistung beträgt 22,5 mW. Wir verbinden den Burst-Up 0,8 bis 5 V Wandler mit den Anschlüssen des Seebeck-Elements und eine blinkende LED mit dem Wandlerausgang.

Ja, es blinkt, die Diode benötigt zum Betrieb sehr wenig Strom (weniger als 10 mA).



Leerlauf am Ausgang des Burst-Up-Wandlers:



Jetzt schließen wir eine proprietäre PowerBank an, die auch kleine Ladeströme akkumulieren kann. Und er lädt auf!



Der Ladestrom kann wie folgt geschätzt werden: Burst-Up-Effizienz = 0,9, daher werden der PowerBank etwa 20 mW Leistung zugeführt. In der Bank befindet sich ein Abwärtswandler, mit dem ein Li-Ionen-Akku mit einer Anfangsspannung von 2,8 V und einer Endspannung von 4,2 V aufgeladen werden kann. Der Wirkungsgrad des Wandlers wird ebenfalls für 0,9 angenommen. Die verbleibende Leistung beträgt dann 18 mW. Der Ladestrom der Batterie liegt im Bereich von 4,3 ... 6,5 mA, d.h. ca. 5 mA.

Eine solche Wärmestation mit geringem Stromverbrauch stellte sich heraus. Vergessen Sie nicht, dass diese Zahlen bei einer Temperaturdifferenz von 90 Grad erhalten wurden, die abnimmt, wenn die Flüssigkeit im Becher abkühlt, und kalte Flüssigkeit, wie Sie wissen, am Boden des Bechers gesammelt wird.

Wie man diesen Effekt kompensiert, hat der Leser wahrscheinlich schon erraten.

Zusammenfassend vergleichen wir die Energieabgabe eines solchen Generators und einer Miniatur-Fotozelle mit Abmessungen von 52 x 9 mm, Dicke, 0,2 mm, Gewicht 0,24 Gramm, U = 0,5 V.



Bei Äquivalent Sonnenstrahlung mit einem optimalen Lastwiderstand von 1,5 Ohm emittiert die Zelle 48 mW Leistung.



Dies ist fast das Zweifache der Leistung, die in unserem Experiment vom Seebeck-Element empfangen wurde. Bei bewölktem Wetter können wir die emittierte Leistung jedoch sicher als eine um eine Größenordnung geringere Fotozelle betrachten, d. H. nur 5 mW. Dann entsprechen bei bewölktem Wetter bereits 4 Solarzellen 52x9 mm 1 Seebeck.

Source: https://habr.com/ru/post/undefined/