Найден новый способ превращения тепла в электричество

Оглавление

Как сделать отопление дома электричеством своими руками

Многие люди, которые планируют построить или купить частный дом, сталкиваются с проблемой отопления помещения. Не всегда есть проходящая рядом газовая система отопления. Поэтому альтернативой является электричество, ведь оно всегда есть в любом сооружении и именно оно придет на помощь к хозяевам.

А экономичное электрическое отопление частного дома – то, которое сделано самостоятельно. Это прекрасная и целесообразная альтернатива газовому отоплению. Обогрев жилья электроэнергией имеет преимущества:

Удобно во время работы;
Возможность поддержки определенных температур в разных комнатах;
Простата использования.

Это еще не все положительные стороны электрического обогрева частного дома.

Как можно обогреть помещения электричеством

Возникает вопрос, при помощи каких ресурсов возможно организовать электроотопление частного дома своими руками? Более популярными являются следующие электрообогреватели:

Камин;
Конвекторы;
Тепловентиляторы;
Система «пол с подогревом»;
Потолочные обогреватели (инфракрасные) и прочие.

Тепловентиляторы и камины могут лишь временно или дополнительно электрически отапливать частные дома.

Электроотопление своими руками

Электроотопление частного дома своими руками вполне реально осуществить, монтаж несложен, нужен только человек хоть немного разбирающийся в электрике. Необходимо оформить все документы, для узаконивания данного процесса. Если хотите привлекать электроприборы для дополнительного обогрева, тогда не нужно проходить эти бюрократические процедуры.

Желательно думать об отоплении заранее, при строительстве дома или капитальном ремонте, потому что не все системы отопления можно монтировать в готовом помещении, некоторые закладываются только при строительстве.

Этапы установки электрооборудования для отопления частных домов

Что бы сделать электроотопление частного дома своими руками, необходимо знать этапы установки оборудования:

Проект отопительной системы;
Монтаж;
Пуск отопления.

Для начала необходимо разработать саму систему экономичного электрического отопления частных домов, при этом нужно учесть все правила и нормы эксплуатации объектов.

Далее нужен тепло расчет, его можно сделать самостоятельно при помощи специальных программ. Но не нужно думать, что это просто.

Некоторые считают, что выбирая аппарат, нужно опираться только лишь на площадь комнат из расчета 100 Вт на 1 кв.м.

Но это не так, ведь зависимость есть и от высоты, толщины, материала стен и прочего.

Затем нужно вычислить необходимую мощность для обогрева конкретного помещения. Устанавливаются щитки с автоматами, отвечающие за каждую комнату отдельно.

Далее делается разводка электропроводки, и если набросать схему всей отопительной системы в нужном масштабе, можно точно высчитать длину кабелей.

Советуем выбрать ПВС 3х1,5 мм, потому что он надежный и легкий в применении неопытного электрика.

После того как все просчитано, нужно приобретать материалы и делать систему по схеме. Когда электропроводка проложена, можно подключать агрегаты. При электроотоплении частного дома своими руками легко сделать и пуск системы.

Внимательно проследите за температурой на каждом приборе.

Какое-то время будет происходить интенсивная работа для прогрева дома, а потом система перейдет в обычный режим, когда она периодически будет включаться для поддержания температуры.

Электрический котел своими руками

Сделать из подручных средств электрокотел для водяного обогрева здания совсем несложно. Рассчитывая все материалы для отопления, стоит учитывать объем помещения.

Необходим насос и термореле, для того чтобы циркулировала вода в системе отопления и для автоматического выключения тенов.

Термоэлектрический эффект и перенос тепла в электронных системах

Термоэлектрические генераторы, принцип работы которых основан на комплексном использовании эффекта трех ученых (Зеебека, Томсона, Пельтье), получили свое развитие почти через 150 лет после открытий, намного опередивших свое время.

Термоэлектрический эффект заключается в следующем явлении. Для охлаждения или генерации электричества используется «модуль» состоящий из электрически связанных пар. Каждая пара состоит из полупроводникового материала р (S> 0) и n (S

Если выбранные материалы обладают хорошими термоэлектрическими свойствами, этот тепловой поток, создаваемый движением носителей заряда, будет больше теплопроводности. Поэтому система передаст тепло от холодного источника к горячему и будет действовать как холодильник. В случае генерации электричества тепловой поток вызывает смещение носителей заряда и появление электрического тока. Чем больше разность температуры, тем больше электричества можно получить.

Преобразование солнечной энергии в электрическую

Существует две разновидности электричества — хорошее и плохое. Разница, я думаю, в том, что одно из них можно получать в течение длительного времени, но с большими затратами, другое дешевле, но его мало.

Стивен Ликок (1869—1944)

Несомненно, электроэнергия является наиболее удобной для использования формой энергии. Основная доля электричества вырабатывается на земном шаре с помощью электромагнитных генераторов, приводимых в действие тепловыми машинами того или иного вида. В предыдущей главе мы видели, что солнечные системы, в состав которых входят тепловые машины, обычно малоэффективны. (Исключение составляют системы с использованием концентраторов.) Как уже говорилось, возможности этих систем ограничиваются наибольшей и наименьшей температурами цикла машины. Применение концентраторов позволяет увеличить получаемую механическую мощность до 100 Вт на 1 м2 площади коллектора. Однако ввиду своей сложности системы с концентраторами применяются лишь для привода маломощных электрических генераторов в десятки—сотни ватт. В этой главе мы рассмотрим и другие способы преобразования солнечной энергии в электрическую, а также возможности повышения их эффективности. Для этого необходимо как-то обойти ограничения второго начала термодинамики, и это не просто вопрос замены механической машины другим устройством.

Взаимный переход электрической и механической форм энергии в принципе может протекать без потерь, например, в идеальном соленоиде или в двигателе. Электрические машины, преобразующие одну форму энергии в другую, обычно весьма эффективны: их к. п. д. иногда достигает 90% (для больших машин, где потери обратно пропорциональны размерам машин). Поэтому пределом совершенства не без оснований считают машину с к. п. д. 100%, допускающую обратимое преобразование. Но такая машина в принципе не отличается от идеальной обратимой механической машины, поэтому здесь также вступает в силу второе начало термодинамики. Как известно, некоторые термодинамические ограничения проявляются при непрерывном процессе преобразования тепловой энергии в механическую. При использовании солнечной энергии подобных ограничений удалось бы избежать в том случае, если бы отпала необходимость в промежуточной стадии превращения радиации в теплоту. Подобную возможность мы также исследуем, но сначала остановимся на обычных системах, которые могли бы работать ближе к пределам термодинамических ограничений, чем механические системы, или допускали бы более простую и экономичную реализацию. В этой главе мы рассмотрим сначала некоторые принципы и устройства для получения энергии, в которых исходной является тепловая стадия. Преимущества и недостатки теоретически более перспективных устройств, работающих без тепловой стадии, обсуждаются в следующей главе.

СОДЕРЖАНИЕ КНИГИ: Солнечная энергия для человека

Фотоэлектрический (или фотовольтаический) метод преобразованиясолнечной энергии в электрическую является в настоящее время наиболее разработанным в научном и практическом плане.

Поэтому при термодинамическом преобразовании этой энергии в электрическую следует стремиться к тому, чтобы изменения тепловых режимов не вносили б) приемную систему, преобразующую энергию солнечного излучения в тепло, которое передается теплоносителю

Фотоэлектрический (или фотовольтаический) метод преобразованиясолнечной энергии в электрическую является в настоящее время наиболее… Альтернатива.

Второе направление использования солнечной энергии — преобразование ее в электрическую энергию. Если закрыть кристалл кремния тончайшим, прозрачным для света слоем металла, то поток фотонов — частиц света, проходя сквозь слой металла…

строительство крупных электростанций с фотоэлектрическим преобразованием солнечной энергии вэлектрическую, соединенных с энергосистемой или гидроаккумулирующей станцией

Прямое преобразование химической энергии в механическую, происходит, например, при мышечной деятельности живых существ. При прямом преобразовании химической энергии в электрическую повышается КПД и экономятся материалы.

Необходимо отметить, что первый проект, предусматривающий крупное масштабное преобразование космического солнечного излучения в электрическую энергию для питания двигателей гелиора-кетоплана, был предложен и разработан В. П. Глушко в 1928-1929 гг.

Преобразованиеэнергии солнечного излучения в электрическую энергию еще очень нев’елико в сравнении с преобразованием других видов энергии — воды, пара, ветра.

Плюсы и минусы устройства

Как у любого устройства, у электрогенератора на дровах есть свои преимущества и недостатки. Сравнив их, можно понять, насколько вам необходима такая печь и какую именно выбрать.

Преимущества

Возможность обогрева помещения до 50 м 3 и приготовления пищи,
Компактность,
Длительный срок службы,
Возможность использовать не только дрова, но и древесные отходы,
Невысокая стоимость энергии,
Возможность изготовить своими руками.

Недостатки

Высокая цена готовой печи-генератора,
Низкая мощность (примерно 50-60 Вт) и напряжение в сети (12 вольт).

В основном дровяной электрогенератор позволяет подключить освещение в небольшом доме и обеспечить зарядку телефонов и других гаджетов.

Можно подключить радиоприемник или портативный телевизор. При необходимости можно с помощью инвертора получить и более высокое напряжение в сети, то есть привычные нам 220 вольт. Сегодня выпускаются разные модели дровяных генераторов: от компактных устройств весом до 1 килограмма, которые удобно брать с собой на природу, до автономных дровяных электростанций, вырабатывающих до 100 кВт, которые могут обеспечить электричеством небольшое производство.

Как сделать собственноручно

Далее вкратце повествуем, как сделать генератор своими руками, который можно использовать в природных условиях или обесточенных местах.

Конечно, мощность этих приборов не сравнится с радиоизотопным экземпляром, но из-за трудной доступности плутония и его вредным качествам для человеческого организма, приходится радоваться и этому.

Потребуется элемент термоэлектричества. Лучше их использовать не в единственном экземпляре, подключив параллельно, это увеличит мощность.

Используя один элемент, мощности может не хватить даже зарядить самый простой гаджет.

Еще нужен будет корпус из металла, к примеру, бывшего в употреблении и уже ненужного блока питания от персонального компьютера и элемент охлаждения процессора.

Энергия магнитного поля планеты

Земля представляет собой своего рода конденсатор сферической формы, на внутренней поверхности которой накапливается отрицательный заряд, а снаружи – положительный. Изолятором служит атмосфера – через нее проходит электрический ток, при этом разность потенциалов сохраняется. Утерянные заряды восполняются за счет магнитного поля, которое служит природным электрогенератором.

Как получить на практике электричество из земли? По сути, необходимо подсоединиться к полюсу генератора и организовать надежное заземление.

Устройство, получающее электричество из природных источников, должно состоять из следующих элементов:

проводник;
заземляющий контур, к которому подсоединен проводник;
эмиттер (катушка Тесла, высоковольтный генератор, позволяющий электронам покидать проводник).

Верхняя точка конструкции, на которой расположен эмиттер, должна располагаться на такой высоте, чтобы за счет разницы потенциалов электрического поля планеты электроны поднимались по проводнику вверх. Эмиттер их будет освобождать из металла и в виде ионов выпускать в атмосферу. Процесс будет продолжаться до тех пор, пока потенциал в верхних слоях атмосферы не станет вровень с электрическим полем планеты.

К цепи подключается потребитель энергии, причем чем эффективнее работает катушка Тесла, тем выше сила тока в цепи, тем больше (или мощнее) потребителей тока можно подключить к системе.

Так как электрическое поле окружает заземленные проводники, к которым относятся деревья, здания, различные высотные конструкции, то в городской черте верхняя часть системы должна располагаться выше всех имеющихся объектов. Своими руками создать подобную конструкцию не реально.

Видео по теме:

Из этого следует

Электроэнергия из земли потенциально может быть добыта, но сегодня нет технологий, которые позволяют сделать это эффективно. Если есть свой дом с участком, то можно поэкспериментировать с созданием земляной батареи из листов меди и алюминиевой фольги – чертежи и фотографии легко найти в Интернете. Но практика показывает, что мощность сделанного конденсатора заметно ниже заявленной и конструкция быстро выходит из строя. При этом финансовые затраты на материалы вряд ли когда-либо окупятся.

Делаем бесплатное электричество — простой самодельный генератор

Многих электриков интересует один очень популярный вопрос – как автономно и бесплатно получить небольшое количество электроэнергии. Очень часто, к примеру, при выезде на природу или походе катастрофически не хватает розетки для подзарядки телефона либо включения светильника. В этом случае Вам поможет самодельный термоэлектрический модуль, собранный на базе элемента Пельтье. С помощью такого устройства можно генерировать ток, напряжением до 5 Вольт, чего вполне хватит для зарядки девайса и подключения лампы в экстренной ситуации. Далее мы расскажем, как сделать термоэлектрический генератор своими руками, предоставив простой мастер-класс в картинках и с видео примерами!

Область применения ЭП

Внедрение передовых технологий в области производства термоэлектриков привело к удешевлению производства ЭП и расширению доступности рынка.

Сегодня ЭП широко применяется:

в переносных охладителях, для охлаждения небольших приборов и электронных компонентов;
в осушителях для извлечения воды из воздуха;
в космических аппаратах для уравновешивания воздействия прямого солнечного света на одну сторону корабля, рассеивая тепло на другую сторону;
для охлаждения фотонных детекторов астрономических телескопов и высококачественных цифровых камер, чтобы минимизировать погрешности наблюдения, возникающих из-за перегрева;
для охлаждения компьютерных компонентов.

В последнее время широкое применение он получил и для бытовых целей:

в устройствах кулеров, питающихся через USB-порт для охлаждения или нагрева напитков;
в виде дополнительной ступени охлаждения компрессионных холодильников с понижением температуры до -80 градусов для одноступенчатого охлаждения и до -120 для двухступенчатого;
в легковых автомобилях для создания автономных холодильников или обогревателей.

Китай наладил производство элементов Пельтье модификаций TEC1-12705, TEC1-12706, TEC1-12715 стоимостью до 7 евро, которые могут обеспечить по схемам «тепло-холод» мощность до 200 Вт, сроком службы до 200 000 часов, работающих в температурной зоне от -30 до 138 градусов Цельсия.

Использование

Мощность

Генератор может питать несколько станций, однако, когда подключено более двух станций, мощность, генерируемая каждой из них, уменьшается, что означает, что генератор становится менее эффективным, и для завершения работы потребуется больше времени. Оптимальное количество станций, подключенных к одному генератору, — это две активные станции на генератор. В таблице ниже показан процент мощности, вырабатываемой на каждой станции, в зависимости от того, сколько из них питается от одного и того же генератора

Обратите внимание, что это относится только к станциям крафта, которые на самом деле создают или используют энергию. Если 5 станций подключены к одному и тому же генератору и только 2 в настоящее время обрабатывают, то мощность для каждого все равно будет равна 100%. Остальные 3 не будут иметь никакого эффекта, пока вы не включите их

Чтобы помочь выровнять мощность, можно подключить дополнительные генераторы.

Остальные 3 не будут иметь никакого эффекта, пока вы не включите их. Чтобы помочь выровнять мощность, можно подключить дополнительные генераторы.

Каменная печь — это единственная станция, которая не может питаться от генератора.

Процент мощности, подаваемый на станцию
	Количество генераторов, подключенных к одной группе станций
1	2	3	4	5
Количество станций подключенных к генератору(ам)	1	100	100	100	100	100
2	100	100	100	100	100
3	44	100	100	100	100
4	25	100	100	100	100
5	16	64	100	100	100
6	11	44	100	100	100
7	8	32	73	100	100
8	6	25	56	100	100
9	4	19	44	79	100
10	4	16	36	64	100
11	3	13	29	52	82
12	2	11	25	44	69
Примечания: Чем выше число, тем лучше. Более низкие цифры указывают на снижение эффективности и, следовательно, более длительное время обработки. «100» означает, что заданное количество генераторов способно питать заданное количество активных станций со 100% эффективностью.

Питание

Максимальное время работы генератора: 12,000 минут (8 дней 8 часов).

Выбранное топливо
Время	Макс.	Затраты	Материал
2 д. 18 ч. 40 мин.	3	240	Плотный силовой камень
1 д. 1 ч.	8	160	Силовой камень
7 ч. 30 мин.	26	208	Железное дерево
5 ч.	40	200	Уголь
5 ч.	40	80	Крепкая деревянная доска
2 ч. 30 мин.	80	16	Дерево

Виды генерации электроэнергии

Преобразование природных источников энергии в электричество, тепло или кинетическую энергию требует максимальной эффективности, особенно на газовых и угольных электростанциях, чтобы снизить объемы выбросов СО₂. Существуют различные способы преобразование тепловой энергии в электрическую, зависящие от типов первичной энергии.

Среди ресурсов энергии уголь и природный газ используются для выработки электроэнергии путем сжигания (тепловая энергия), а уран путем ядерного деления (ядерной энергии), чтобы использовать энергию пара для вращения паровой турбины. Десять крупнейших стран производителей электроэнергии на 2017 год представлены на фото.

Таблица эффективности работы существующих систем преобразование тепловой энергии в электрическую.

№	Выработка электроэнергии из тепловой энергии	К.П.Д., %
1	Тепловые электростанции, ТЭЦ	32
2	Атомные станции, АЭС	80
3	Конденсационная электростанция, КЭС	40
4	Газотурбинная электростанция, ГТЭС	60
5	Термоэмиссионные преобразователи, ТЭП	40
6	Термоэлектрические генераторы	7
7	МГД-генераторы электроэнергии совместно с ТЭЦ	60

Выбор метода преобразования тепловой энергии в электрическую и его экономическая целесообразность зависят от потребностей в энергоносителях, наличия природного топлива и достаточности площадки строительства. Вид генерации варьируется во всем мире, что приводит к широкому диапазону цен на электроэнергию.

Возможно ли это?

Прежде чем рассмотреть технологические схемы и ответить на вопрос «как взять электроэнергию из почвы?», давайте разберемся насколько это реально.

Считается, что в земле очень много энергии и, если сделать установку – вы вечно будете бесплатно ей пользоваться. Это не так, ведь чтобы получить энергию нужен определенный участок земли и металлические штыри, которые вы в неё установите. Но штыри будут окисляться и рано или поздно приём энергии закончится. Кроме того, её количество зависит от состава и качества самой почвы.

Чтобы добиться хорошей мощности нужен очень большой участок земли, поэтому в большинстве случаев энергии, полученной из земли, достаточно для включения пары светодиодов или небольшой лампочки.

Из этого следует, что энергию из земли получить можно, но использовать её как альтернативу электросетям вряд ли получится.

Монтаж водяного теплого пола собственноручно

После того как Вы закупили материалы, можно приступать к монтажу.

Ввиду того что перекрытия могут быть не только бетонным, но и деревянным, мы рассмотрим оба варианта

Монтаж водяных теплых полов своими руками мы разделили на 6 этапов:

2.1. Очистка основания
2.1.1. Бетонный пол

Уберите весь мусор и сбейте отдельные бетонные наросты, если они есть. Не волнуйтесь если основание пола неровное, это никак не повлияет на качество монтажа.

2.1.2. Деревянный пол

Просто очистить поверхность от крупного мусора.

2.2. Утепление основания
2.2.1. Бетонное

В случае если черновая стяжка не утеплена – требуется утепление. Чаще всего утепляют экструдированным пенополистиролом (Пеноплэкс) или матами. Плиты Пеноплэкса или маты просто прибиваются дюбель-грибами к основанию как это показано на видео:

Видео монтажа утеплителя к бетонному основанию

2.2.2. Деревянное

Деревянное основание не нуждается в утеплении, но не лишним будет застелить его вспененным полиэтиленов (Пенофол) с отражающей поверхностью.

2.3. Монтаж демпферной ленты

Лента крепится на стены, посему, разделим все стены на 2 типа по методу монтажа.

2.3.1. Бетонная или кирпичная стена

Видео монтажа демпферной ленты к бетонной или кирпичной стене

Тут следует крепить ленту дюбель-грибами. Не стоит надеяться на самоклеящуюся ленту – она отвалится на следующий же день.

2.3.2. Деревянная, гипсокартонная, стена со штукатуркой

Видео монтажа демпферной ленты к деревянной, гипсокартонной, стене со штукатуркой

В данном случае, лента крепится обычным монтажным степлером, это просто и быстро.

2.4. Арматурная сетка

Если стяжка Вашего пола менее 3 см или в связи с рельефом основания существуют локальные места где стяжка будет менее 3 см – вам нужна будет арматурная сетка.

Сетку можно укладывать под трубу и на трубу. Но если Вы положите сетку на трубу, то Вам будет очень неудобно ходить по ней во время монтажа бетонной стяжки, сетка под ногами будет выгибаться и торчать из стяжки, чтобы этого избежать необходимо положить несколько досок и ходить только по ним.

Видео монтажа арматурной сетки

2.5. Крепления для трубы

Крепежные элементы трубы подбираются исходя из типа утеплителя, наличия закрепленной арматурной сетки под трубой и типом основания.

Об этом уже говорилось в пункте

Крепежные элементы для трубы

2.6. Укладка трубы

Перед началом монтажа необходимо определиться с методом укладки трубы и местом где будет размещаться коллектор. Существует 3 варианта:

двойной спиралью (рис.1);
змейкой (рис.2);
двойной змейкой (рис.3).

Схемы укладки трубы теплого пола

Самый эффективный вариант — это двойная спираль (рис.1), в этом варианте тепло распределяется максимально равномерно.

К этому моменты Вы должны были уже определиться с шагом укладки трубы. А для того чтобы было удобней производить монтаж рекомендуем сделать лекало размером равным Вашему шагу укладки из любого подручного материала (кусочка трубы или утеплителя, например).

Начинать монтаж рекомендуем с самых дальних от коллектора контуров!

Видео укладки трубы водяного контура

2.7. Монтаж коллектора

Коллектор обычно монтируется в специальный шкаф и на стену.

2.7.1. Сборка коллектора

Для начала надо собрать коллектор и закрепить его на месте.

Видео-инструкция по сборке коллектора

2.7.2. Обвязка коллектора

После сборки коллекторного узла и монтажа его в том месте где Вам необходимо, переходим к «обвязке» (присоединение петель водяного теплого пола к патрубкам коллектора через фитинги) коллектора.

Видео по обвязке коллектора водяного пола

2.7.3. Опрессовка системы

После того как у нас уже собрана вся основная система водяного теплого пола, ее необходимо «опрессовать» (заполнить контура теплого пола теплоносителем или сжатым воздухом). Это делается для проверки герметичности.

Рекомендуется оставить опрессованную систему под давлением 3-6 бар на 1-2 суток чтобы выявить возможные протечки.

Видео-инструкция по заполнению водяного теплого пола теплоносителем

После опрессовки и проверки системы можно переходить к монтажу цементно-песчаной стяжки.

Термоэлектрические материалы

Термоэлектрики состоят из специальных сплавов или полупроводниковых соединений. В последнее время для термоэлектрических свойств применяются электропроводящие полимеры.

Требования к термоэлектрикам:

высокая эффективность, которая обусловлена низкой теплопроводностью и высокой электропроводностью, высоким коэффициентом Зеебека;
устойчивость к высоким температурам и термомеханическим воздействиям;
доступность и безопасность окружающей среды;
устойчивость к вибрациям и резким перепадам температур;
долгосрочная стабильность и дешевизна;
автоматизация процесса изготовления.

В настоящее время продолжаются опыты по подбору оптимальных термопар, что позволит увеличить КПД ТЭГ. Термоэлектрический полупроводниковый материал представляет собой сплав теллурида и висмута. Он был специальным образом изготовлен, чтобы обеспечить отдельные блоки или элементы с различными характеристиками «N» и «P».

Термоэлектрические материалы чаще всего изготавливаются путем направленной кристаллизации из расплавленной или прессованной порошковой металлургии. Каждый способ изготовления имеет свое особое преимущество, но наиболее распространены материалы с направленным ростом. В дополнение к теллуриту висмута (Bi 2 Te 3) существуют другие термоэлектрические материалы, в том числе сплавы свинца и теллурита (PbTe), кремния и германия (SiGe), висмута и сурьмы (Bi-Sb), которые могут использоваться в конкретных случаях. Пока термопары висмута и теллурида лучше всего подходят для большинства ТЭГ.