Teres-1t.ru

Инженерные решения
6 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Пельтье генератор

Элементом Пельтье называется термоэлектрический тип преобразователя, который базируется на температурной разности при протекании электричества. Суть открытого в 1834 г. эффекта в том, что тепло выделяется или поглощается в участке контактирования разнородных проводников, подключенных к электричеству.

Что собой представляет элемент Пельтье

К сведению! По этой теории электрический ток осуществляет перенос электронов между металлами. Если увеличить кинетическую энергию, то она превратится в тепловую.

Устройство, преобразующее кинетическую энергию в тепловую

Солнечные панели

Под солнечной панелью понимают набор, соединённых между собой фотомодулей. Фотомодуль (далее модуль) в свою очередь состоит из фотоэлементов или фотоэлектрических преобразователей (ФЭП).

Солнечная энергия

Из чего состоит солнечная панель

Отдельный фотоэлектрический преобразователь — это полупроводниковый прибор, преобразующий энергию фотонов (энергию света) в электрическую энергию. Преобразование энергии происходит на уровне атомного строения тела. Наиболее распространённый материал для изготовления ФЭП это кремний. Каждый отдельный ФЭП способен вырабатывать напряжение сравнительно малой величины (около 0,5 В), поэтому отдельные элементы собирают в модули, а модули в панели.

В зависимости от задачи энергоснабжения используются различные схемы коммутации солнечных панелей. Например, для зарядки мобильного телефона одна, для работы автономного освещения другая, для работы электросети здания и работы с «зелёным тарифом» третья и т.д. («зелёный тариф» — это специальный тариф, по которому государством закупается электрическая энергия, произведенная на объектах электроэнергетики, которые используют альтернативные источники энергии).

В результате преобразования энергии света солнечная панель на своём выходе генерирует постоянное электрическое напряжение для работы в системах с номинальным напряжением, как правило, 12, 24 или 48 вольт.

Солнечная энергия

Преобразование постоянного напряжения в переменное

Хотя внутренние электронные схемы многих потребителей электроэнергии (телевизор, компьютер, музыкальный центр и другие) работают на постоянном напряжении (и для работы имеют встроенные блоки питания), всё же на сегодняшний день, в обычной электрической сети переменное напряжение, и все приборы адаптированы для питания от сети с переменным напряжением. 220 вольт для однофазной сети, либо 380 вольт для трёх фазной сети. Поэтому одних солнечных панелей, с постоянным напряжением, для полноценного обеспечения электроэнергией не достаточно. Дополнительно необходим инвертор — электронное устройство, которое преобразовывает постоянное напряжение в переменное.

Солнечная панель вырабатывает электроэнергию при попадании не её поверхность света, то есть, в тёмное время суток солнечная панель отдыхает. Но, как правило, нам необходима электроэнергия круглые сутки, поэтому в систему солнечных панелей вводиться блок аккумуляторных батарей. По своему назначению он выполняет ту же функцию, что и аккумулятор в автомобиле или батарейка в мобильном телефоне, накапливает электроэнергию в момент её излишка, и отдает в момент её нехватки.

Читайте так же:
Презентация 8 класс физика тепловое действие тока

Заряд аккумуляторной батареи от солнечной панели, требует соблюдения определённого алгоритма. Для управления процессом зарядки аккумуляторов, используется электронное устройство – контроллер заряда.

Типовая схема подключения солнечных панелей

Для уменьшения капитальных вложений в систему на солнечных панелях, необходимо использовать электрооборудование с высокой энергоэффективностью. При выборе бытовых электроприборов необходимо обращать особое внимание на класс энергоэффективности. Например, для освещения можно использовать светодиодные лампы, которые в 10 раз эффективнее ламп накаливания, и более чем в 2 раза эффективнее энергосберегающих люминесцентных ламп.

Солнечная энергия

Схема подключения солнечных панелей

Максимальную эффективность солнечные панели имеют при падении солнечных лучей перпендикулярно к поверхности модуля. Так как солнце все время перемещается по небу, для эффективного использования панели возможно применение устройств слежения и поворота панели к солнцу.

При установке солнечных панелей, необходимо знать основные характеристики ФЭП и особенности работы системы на солнечных панелях. В зависимости от материала и технологии изготовления, ФЭП отличаются коэффициентом полезного действия (КПД), устойчивостью к повышению температуры, габаритами, и конечно же стоимостью.

Сегодня оптимальными для применения и самыми распространёнными являются ФЭП из моно- и поли- кристаллического кремния, хотя есть и другие варианты решения (панели на аморфном кремнии, тонкоплёночные панели, нанокристаллические панели и другие).

Солнечная энергия

Моно или поликристалл

Применительно к солнечной панели, КПД — это параметр, который показывает какая часть энергии светового потока преобразовывается в электрическую. Этот параметр будет влиять на суммарную площадь панелей, и как следствие на площадь, которая будет покрыта панелями.

Например, если КПД солнечной панели составляет 12 % и освещается световым потоком интенсивностью 1100 Вт/м2, то выходная мощность этой панели составит 1100 Вт/м2 * 0,12 = 132 Вт с 1 м2 площади солнечной панели.

Устойчивость ФЭП к повышенной температуре подразумевает сохранение солнечной панелью выходных характеристик (напряжения, тока) с увеличением температуры. Рабочие параметры панели рассчитываются при температуре окружающей среды 25°С, с увеличением этого параметра электрические характеристики и срок службы ФЭП изменяются. И если мы говорим о продолжительном сроке эксплуатации в условиях с реальной температурой выше, чем 25°С, то этим параметром пренебрегать нельзя.

К особенностям работы системы также относится место и способ установки панелей. Эти детали влияют на количество оборудования и интенсивность солнечного света для конкретного модуля. Кроме того, количество и модель устройств в системе солнечного электроснабжения, зависит от назначения объекта и потребителя, которому необходимо обеспечить электроснабжение. Например, могут быть варианты: жилой дом, производственный объект, сельскохозяйственный объект, объекты, требующие энергии больше в дневное или ночное время.

С учётом всех перечисленных факторов необходимо иметь в виду, что установка и расчёт системы солнечных панелей должна проводиться специалистом.

Читайте так же:
Как подключить терморегулятор теплого пола от выключателя

Основные преимущества солнечных панелей

  • Высокая надёжность. Конструкция на солнечных панелях не имеет механических, движущихся частей, вследствие чего имеет высокий запас надёжности, что подтверждается использованием в местах, где ремонт практически не возможен – космических системах, и пр.
  • Минимальные эксплуатационные расходы. После монтажа солнечные панели, не требуют большого внимания, регламентных работ и сервисного обслуживания. Это позволяет использовать панели в труднодоступных местах, где обслуживание либо дорого, либо проводить нельзя.
  • Экологическая чистота. При работе солнечных панелей нет никаких вредных выбросов и отходов. Солнечные панели работаю бесшумно.
  • Срок эксплуатации. На сегодняшний день, срок службы солнечных панелей доведён до 20-25 лет.
  • Простота установки. Монтаж системы достаточно прост. Изменение выходной мощности достигается простым добавлением или демонтажем модулей. Другими словами, есть возможность постепенного увеличения мощности по мере необходимости и наличия финансовой возможности.

По известным причинам, интерес к солнечным панелям растёт с каждым годом, отсюда и старание производителей обеспечить рынок. Как отмечают аналитики, сегодня объёмы производства не отвечают потребностям, и хотя производственные мощности увеличиваются с каждым годом, стоимость солнечной панели экономически интересна пока не во всех странах. Производители стремятся оптимизировать стоимость затрат на изготовление солнечных панелей, а возрастающий спрос способствует сближению процессов производства и покупки.

На практике, при определении оценочной стоимости солнечной панели, говорят о стоимости за 1 Ватт электрической мощности. Понимая, что если 1 Ватт стоит условно 2 USD, то панель мощность 10 Ватт стоит около 20 USD, а панель мощностью 100 Ватт около 200 USD. Стоимость солнечной панели постоянно уменьшается, с динамикой 50 USD/Ватт в 70-е годы, до 1,5 USD/Ватт в наши дни. Очевидно, что стоимость солнечной панели будет продолжать уменьшаться.

Так как вся система на солнечных панелях состоит не только из самих панелей, а еще содержит устройства, упомянутые выше, то и стоимость всей установки выше.

Так как с уменьшением мощности потребителей, уменьшается мощность и стоимость системы электроснабжения на солнечных панелях, эффективно рассматривать работу солнечных панелей с энергосберегающим оборудованием, например применять светодиодные лампы для освещения, тепловые насосы для отопления и индукционные печи для приготовления пищи.

О даче, пленочном теплом поле, конвекторах, газе и электричестве

Доброго времени, уважаемые Коллеги! Зима близко, и всем нам хочется тепла. Поделюсь личным опытом, как сделать на даче или в небольшом доме ТЕПЛО. Недорого и эффективно. Вводные: 1. Площадь дома, который можно отопить по предлагаемой методике, не должна быть больше 100 кв.м. 2. Дом должен быть хорошо утеплен. Это значит, что у нас на стенах должно быть не менее 100 мм минеральной ваты, пенопласта, пеноплэкса, и т.д. То есть метод годится для каркасных домов с толщиной утепления не менее 150 мм, домов из СИП-панелей, домов из бруса толщиной 200 мм и более. 3. Кирпичные, газобетонные и другие дома высокой капитальности не рассматриваем — там совсем другая физика и другие площади.

Читайте так же:
Тепловое действие электрического тока закон джоуля ленца формулы

Постановка задачи: в доме должно быть ТЕПЛО когда мы в нем находимся (+24 градуса), и не должна замерзать вода (+5 градусов), когда мы уехали на несколько дней. Прогрев дома с +5 до +24 — в пределах двух часов.

Не вдаваясь в физику процесса (ответы на вопросы — в комментах) заявляем, что наилучший тепловой эффект дает комплекс «тёплый пол (70% мощности) + конвектор (30% мощности)».

Выбор отопителей: С конвекторами все понятно — они все одинаковые. С теплым полом тоже проблем нет — берем любой, у которого медные основные шины. Совершенно не надо брать дорогие марки — принцип действия у всех пленочных полов тоже одинаковый. Общая рекомендация — покупаем конвектор и теплый пол в ценовом сегменте +20% к самому дешевому. Для одноэтажного домика 60 кв.м. понадобится 30 кв.м. теплого пола 220 ватт/кв.м. и конвекторы мощностью 750 / 1500 (переключаемые) ватт по числу комнат.

Устройство теплого пола примитивно до безобразия. Посмотрим по шагам.

1. На более-менее ровный пол укладываем оргалит (он же ДВП 4 мм), проклеиваем стыки армированным скотчем. ГВОЗДЯМИ ПРИБИВАТЬ НЕЛЬЯ. Оргалит просто лежит на полу.

О даче, пленочном теплом поле, конвекторах, газе и электричестве Газ, Электричество, Отопление, Теплый пол, Тепло, Своими руками, Длиннопост

2. Укладываем пленку — основание блестящей стороной наверх.

О даче, пленочном теплом поле, конвекторах, газе и электричестве Газ, Электричество, Отопление, Теплый пол, Тепло, Своими руками, Длиннопост

3. Укладываем теплый пол. ТОЛЬКО ТАМ, ГДЕ НЕ БУДЕТ СТОЯТЬ МЕБЕЛЬ. Приклеиваем края скотчем.

О даче, пленочном теплом поле, конвекторах, газе и электричестве Газ, Электричество, Отопление, Теплый пол, Тепло, Своими руками, Длиннопост

4. Соединяем провода, подключаем терморегулятор — делаем все, что написано в инструкции. Кстати, как класть оргалит, подложку, сами ленты пола — в инструкции не написано :))

5. Раскладываем еще слой оргалита — гладкой стороной к теплому полу.

О даче, пленочном теплом поле, конвекторах, газе и электричестве Газ, Электричество, Отопление, Теплый пол, Тепло, Своими руками, Длиннопост

Ну в общем и готово :)) Осталось уложить финишное покрытие. Можно: ламинат, ковролин. Можно, но будет вонять: линолеум. Нельзя: плитку, камень, любое натуральное дерево, или вообще любое покрытие толще 8 мм.

Для эффективного поддержания температуры используем цифровой терморегулятор. Рекомендую взять самый дешевый со светодиодным цифровым индикатором. Марку не пишу, а то будет реклама:) Но гуглится легко. Терморегулятор ставится на уровне 1 метра от пола, выставляется на температуру +24. В результате ваша комната становится термостатом:)) По теплому полу очень приятно ходить. И лежать. Коты в восторге! Когда надо уехать из дома — переставляем регулятор на +5. И спокойно уезжаем.

Конечно, есть и недостатки. На теплый пол нельзя ставить мебель без ножек. Поэтому туда, где стоят шкафы, диваны, и т.д. пленочный пол не кладем. На теплый пол нельзя бросать вещи. Известны случаи возгорания пленочного теплого пола под оставленной на полу подушкой. Нельзя забивать в пол гвозди. Все сгорит. Совсем все. На этом недостатки заканчиваются.

Читайте так же:
Теплота резистора переменного тока

А при чем тут газ? Все просто. Я поставил систему «теплый пол / конвекторы» как альтернативу газовому отоплению. Стоимость системы вместе с оргалитом, ковролином, терморегуляторами и потраченным в процессе установки портвейном на домик 60 кв.м. вышла 60 тыр в ценах весны прошлого года. Для сравнения — в нашем регионе подключить газ в садоводстве (с оборудованием и системой отопления) обходится не менее, чем в 600 тыр. Разница в 10 раз. По эксплуатационным расходам — в самый холодный месяц года за поддержание +5 в свое отсутствие и +24 в период нахождения на даче с пятницы по утро понедельника затраты составили 11 800 рублей. Мой добрый сосед в том же режиме пребывания заплатил за газ 2 980 рублей. За год у нас с ним цифры 38 400 и 12 900 соответственно.

А теперь посчитаем. Возьмем срок эксплуатации системы в 10 лет.

За 10 лет при электрической системе мы потратим 60 000 (стоимость системы) + 384 000 (стоимость электричества) = 444 000 рублей.

За 10 лет при газовой системе мы потратим 600 000 (стоимость системы) + 129 000 (стоимость газа) = 729 000 рублей.

Даже без учета инфляции, коэффициентов дисконтирования и т.п. потока экономического сознания, электрическая система получается изрядно дешевле. Не вдаваясь в подробности скажу, что реальный срок окупаемости газового отопления для домов до 100 кв.м. — не менее 20 лет. Кроме этого — электрическая система ПРИНЦИПИАЛЬНО проще газовой, весьма ремонтопригодна, не требует согласования и избавляет Вас от регулярных визитов представителей газоснабжающей организации.

Есть ли реальный эффект?

Годовой тепловой выход, который может быть достигнут с открытыми коллекторами ФТСК, варьируется в зависимости от применения, и от различных температурных уровней. По статистике пользователей в Швейцарии, типичные уровни годовой выработки:

— Отопление горячей водой, односемейный дом: ≈ 150 кВтч/(м 2 )

— Подогрев горячей воды, многоквартирный дом: 180-250 кВтч/(м 2 )

— Подземные теплоаккумуляторы: 330-450 кВтч/(м 2 )

Дополнительно увеличилась генерация электроэнергии, за счёт охлаждения модуля по сравнению со стандартной фотоэлектрической системой примерно от 5 до 10%, а в некоторых случаях и до 30%. Хотя здесь неясно, относится ли эта цифра к эффективной годовой выработке или выходной мощности в определенных ситуациях, например, в солнечный летний день.

Спасибо, что дочитали до конца! Не забывайте подписываться на наш канал, Если статья Вам понравилась!

Делитесь с друзьями, оставляйте ваши КОМЕНТАРИИ (Ваши Комментарии очень помогают развитию проекта)

Добавляйтесь в нашу группу в ВК:

и предлагайте темы для обсуждений, вместе будет интереснее.

Как сегодня используется солнечная энергия

Энергию солнечного излучения преобразовывают на Земле в тепловую и электрическую энергии с помощью пассивных и активных систем. К пассивным системам относятся здания, при строительстве которых применяют стройматериалы, которые эффективно поглощают энергию солнечной радиации. В свою очередь, к активным системам относятся тепловые коллекторы, преобразовывающие солнечную радиацию в энергию, а также фотоэлементы, конвертирующие ее в электричество.

Читайте так же:
Тепловое действие тока опыт рисунок

Шаг 3: Тестирование теплогенератора

Я использовал для теста термоэлектрического генераторного модуля одну маленькую свечку внутри оловянной банки, покрытой изоляционной лентой и подставку из металлического корпуса компьютерного вентилятора. В зависимости от количества тепла, мощность будет медленно подниматься и продолжать расти до заданного напряжения.

Также на эффективность влияет охлаждение радиатора, в холодный день радиатор будет остывать быстрее. К устройству могут быть подключены топливная или ракетная печь, этим можно заряжать аккумуляторы или электронные устройства.

На самом деле эта вещь не подходит для повседневного использования, поскольку элемент Пельтье рано или поздно сломается и сделает устройство неэффективным. В любом случае, оно может использоваться для получения электроэнергии в походе, при экстренных случаях и т.д.

Смотрите видео для тестов и показаний напряжения и скорости его подъема. Тест дома с питанием от свечки. Второй тест с маленькой печкой, в котором видно, что если непрерывно подавать топливо, то за 3-4 минуты можно зарядить батарею или две.

Преимущества солнечных установок

Конечно же, стоит отметить явные достоинства таких установок:

  • Они неисчерпаемы, потому никогда не закончатся.
  • Абсолютно бесплатно потребляют солнечную энергию.
  • Очень безопасны в эксплуатации.
  • Обладают таким качеством, как автономность, так как работают от аккумуляторов.
  • Крайне экономичны, ведь потратитесь вы только раз, приобретая их.
  • Вы независимы от скачков напряжения в электросети или от плановых отключений.
  • Установки долговечны при правильной эксплуатации.
  • Довольно просты как в использовании, так и в их обслуживании.

Мы неспроста закончили статью преимуществами солнечных установок, ведь благодаря ним, они с каждым годом становятся всё популярнее. Неудивительно: вы хорошенько сэкономите, купив такое чудо техники, а еще защитите свою семью и их здоровье, ведь установки не наносят ни малейшего вреда человеку, а солнечная энергия практически вечная и бесплатная. Использование солнечной энергии – поистине наше светлое будущее! А перспективы безграничны.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector