определение, виды и процесс передачи
Обеспечение нужд человечества достаточным количеством энергии – одна из ключевых задач, которые стоят перед современной наукой. В связи с повышением энергозатратности процессов, направленных на поддержание базовых условий существования общества, возникают острые проблемы не только генерации больших объемов энергии, но и сбалансированной организации систем ее распределения. И тема преобразования энергии имеет ключевое значение в данном контексте. От этого процесса зависит коэффициент выработки полезного энергетического потенциала, а также уровень затрат на обслуживание технологических операций в рамках используемой инфраструктуры.
Общие сведения о технологии преобразования
Необходимость использования разных видов энергии связана с различиями в процессах, для которых требуется питающий ресурс. Тепло требуется для отопления, механическая энергия – для силовой поддержки движения механизмов, а свет – для освещения. Электричество можно назвать универсальным источником энергии и с точки зрения ее преобразования, и в плане возможностей применения в разных сферах.
В качестве исходной энергии обычно используются природные явления, а также искусственно организованные процессы, способствующие генерации того же тепла или механического усилия. В каждом случае требуется определенный вид оборудования или сложного технологического сооружения, в принципе позволяющего обеспечивать преобразование энергии в нужную для конечного или промежуточного потребления форму. Причем среди задач преобразователя выделяется не только трансформация как перевод энергии из одного вида в другой. Зачастую данный процесс служит и для изменения некоторых параметров энергии без ее трансформации.
Преобразование как таковое может быть одноступенчатым или многоступенчатым. Кроме того, например, работа солнечных генераторов на фотокристаллических элементах обычно рассматривается как трансформация энергии света в электричество. Но вместе с этим возможно и преобразование тепловой энергии, которую Солнце отдает грунту в результате нагрева. Геотермальные модули размещаются на определенной глубине в земле и посредством специальных проводников наполняют энергетическим запасам аккумуляторы.
В простой схеме преобразования геотермальная система обеспечивает накопление энергии тепла, которая отдается отопительному оборудованию в чистом виде с базовой подготовкой. В сложной структуре задействуется тепловой насос в единой группе с конденсаторами тепла и компрессорами, которые обеспечивают преобразование тепла и электроэнергию.
Существуют разные технологические методы извлечения первичной энергии из естественных природных явлений. Но еще больше возможностей для изменения свойств и форм энергии дают аккумулированные энергоресурсы, поскольку они хранятся в удобном для трансформации виде. К наиболее распространенным формам преобразования энергии можно отнести операции излучения, нагрева, механического и химического воздействия. В наиболее сложных системах применяются процессы молекулярного распада и многоуровневые химические реакции, в которых объединяется несколько этапов преобразования.
Выбор конкретного способа трансформации будет зависеть от условий организации процесса, вида изначальной и конечной энергии.
Среди самых распространенных видов энергии, которые в принципе участвуют в процессах преобразования можно выделить лучистую, механическую, тепловую, электрическую и химическую энергию. Как минимум, данные ресурсы успешно эксплуатируются в промышленности и бытовом хозяйстве. Отдельного внимания заслуживают косвенные процессы преобразования энергии, которые являются производными той или иной технологической операции. К примеру, в рамках металлургического производства требуется выполнение операций нагрева и охлаждения, в результате которых вырабатывается пар и тепло как производные, но не целевые ресурсы. В сущности, это отходные продукты переработки, которые также находят применение, подвергаются трансформации или использованию в рамках этого же предприятия.
Преобразование энергии тепла
Один из старейших с точки зрения освоения и самых важных для поддержания жизнедеятельности человека энергетических источников, без которых невозможно представить жизнь современного общества.
В большинстве случаев тепло преобразуется в электроэнергию, причем простая схема такой трансформации не требует подключения промежуточных этапов. Однако в тепловых и атомных электростанциях в зависимости от условий их работы может применяться этап подготовки с переводом тепловой в механическую энергию, что требует дополнительных затрат. Сегодня все чаще для преобразования тепловой энергии в электричество используются термоэлектрические генераторы прямого действия.
Сам процесс трансформации происходит в специальном веществе, которое сжигается, выделяет тепло и в дальнейшем выступает источником генерации тока. То есть термоэлектрические установки могут рассматриваться как источники электроэнергии с нулевым циклом, так как их работа запускается еще до появления базовой тепловой энергии. В качестве основного ресурса выступают топливные элементы – как правило, газовые смеси. Они сжигаются, в результате чего происходит нагрев теплораспределительной металлической пластины. В процессе отвода тепла через специальный генераторный модуль с полупроводниковыми материалами происходит преобразование энергии.
Электрический ток генерируется радиаторной установкой, подключенной к трансформатору или аккумулятору. В первом варианте энергия сразу поступает к потребителю в готовом виде, а во втором – накапливается и отдается по мере надобности.
Генерация тепловой энергии из механической
Также один из самых распространенных способов получения энергии в результате преобразования. Суть его заключается в способности тел отдавать тепловую энергию в процессе совершения работы. В простейшем виде данную схему трансформации энергии демонстрирует пример с трением двух деревянных предметов, в результате чего возникает огонь. Однако для использования данного принципа с ощутимой практической пользой требуются специальные устройства.
В бытовом хозяйстве преобразование механической энергии имеет место в системах отопления и водоснабжения. Это сложные технические конструкции с магнитопроводом и шихтованным сердечником, подключенным к замкнутым электропроводящим контурам. Также внутри рабочей камеры данной конструкции проходят трубы отопления, которые нагреваются под действием совершаемой работы от привода.
Недостатком данного решения можно назвать необходимость подключения системы к электросети.
В промышленности используются более мощные преобразователи с жидким теплоносителем. Источник механической работы подключается к замкнутым резервуарам с водой. В процессе движения исполнительных органов (турбин, лопастей или других элементов конструкции) внутри контура создаются условия для вихреобразования. Это происходит в моменты резкого торможения лопастей. Кроме нагрева в данном случае повышается и давление, что облегчает процессы циркуляции воды.
Преобразование электромеханической энергии
Большинство современных технических агрегатов работает на принципах электромеханики. Синхронные и асинхронные электрические машины и генераторы используются в транспорте, станочном оборудовании, промышленных инженерных узлах и прочих силовых установках разного назначения. То есть электромеханические виды преобразования энергии применимы и к генераторному, и к двигательному режимам работы в зависимости от текущих требований приводной системы.
В обобщенном виде любую электрическую машину можно рассматривать как систему взаимно перемещающихся магнитно-связанных электрических цепей. К подобным явлениям также относят гистерезис, насыщение, высшие гармоники и магнитные потери. Но в классическом представлении относить их к аналогам электрических машин можно лишь в случае, если речь идет о динамических режимах, когда система работает в рамках энергетической инфраструктуры.
В основе системы электромеханического преобразования энергии лежит принцип двух реакций с двухфазными и трехфазными компонентами, а также метод вращающихся магнитных полей. Ротор и статор двигателей выполняют механическую работу под действием магнитного поля. В зависимости от направления движения заряженных частиц устанавливается режим работы – в качестве мотора или генератора.
Генерация электричества из химической энергии
Совокупный химический источник энергии относится к традиционным, однако методы его преобразования не так распространены в силу экологических ограничений.
Сама по себе химическая энергия в чистом виде практически не используется – по крайней мере, в виде концентрированных реакций. В то же время естественные химические процессы окружают человека повсюду в виде высоко- или низкоэнергетических связок, которые проявляются, например, при горении с выделением тепла. Тем не менее, преобразование химической энергии целенаправленно организуется в некоторых отраслях промышленности. Обычно создаются условия для высокотехнологичного горения в плазменных генераторах или газовых турбинах. Типичным реактивом данных процессов является топливный элемент, который и способствует получению электрической энергии. С точки зрения КПД подобные преобразования не так выгодны по сравнению с альтернативными способами генерации электроэнергии, так как часть полезного тепла рассеивается даже в современных плазменных установках.
Преобразование энергии солнечного излучения
Как способ преобразования энергии процесс обработки солнечного света уже в скором будущем может стать самым востребованным в энергетике.
Связано это с тем, что даже в наши дни каждый домовладелец теоретически может приобрести оборудование для преобразования солнечной энергии в энергию электрическую. Ключевой особенностью данного процесса является бесплатность аккумулируемого солнечного света. Другое дело, что это не делает процесс полностью лишенным расходов. Во-первых, затраты потребуются на техническое обслуживание солнечных аккумуляторов. Во-вторых, и сами генераторы такого типа стоят недешево, поэтому первичное вложение в организацию собственной мини-энергостанции пока могут себе позволить немногие.
Что же представляет собой солнечный генератор энергии? Это комплект фотоэлектрических панелей, выполняющих преобразование энергии солнечных лучей в электричество. Сам принцип этого процесса во многом схож с работой транзистора. В качестве основного материала для изготовления фотоэлементов используется кремний в разных вариантах. Например, устройство для преобразования энергии Солнца может быть поли- и монокристаллическим.
Второй вариант предпочтительнее по рабочим характеристикам, но стоит дороже. В обоих случаях происходит освещение фотоэлемента, при котором активизируются электроды и в процессе их движения вырабатывается электродинамическая сила.
Преобразование паровой энергии
Паровые турбины могут применяться в промышленности как способ трансформации энергии в приемлемую форму, так и в качестве самостоятельного генератора электричества или тепла из специально направляемых потоков условного газа. Далеко не одни турбинные машины используются как устройства преобразования электрической энергии в составе с паровыми генераторами, но их конструкция оптимально подходит для организации этого процесса с высоким КПД. Простейшее техническое решение – турбина с лопатками, к которой подключаются сопла с подаваемым паром. По мере движения лопастей происходит вращение электромагнитной установки внутри аппарата, выполняется механическая работа и вырабатывается ток.
Некоторые конструкции турбин имеют специальные расширения в виде ступеней, где происходит превращение механической энергии пара в кинетическую.
Данная особенность устройства обуславливается не столько интересами повышения производительности преобразования энергии генератора или необходимостью выработки именно кинетического потенциала, сколько обеспечением возможности гибкой регуляции работы турбины. Расширение в турбине обеспечивает функцию управления, что дает возможность эффективной и безопасной регуляции объемов генерируемой энергии. К слову, рабочая область расширения, которая включается в процесс преобразования, называется активной ступенью давления.
Способы передачи энергии
Способы трансформации энергии невозможно рассматривать без понятия ее передачи. На сегодняшний день выделяется четыре способа взаимодействия тел, при которых происходит передача энергии, – электрический, гравитационный, ядерный и слабый. Передачу в данном контексте можно рассматривать и как способ обмена, поэтому принципиально разделяют совершение работы при передаче энергии и функцию теплообмена. Какие преобразования энергии предусматривают совершение работы? Типичным примером является механическое усилие, при котором в пространстве происходит перемещение макроскопических тел или отдельных частиц тел.
Помимо механической силы также выделяют магнитную и электрическую работу. Ключевым объединяющим свойством практически для всех типов работ является способность к полному количественному преобразованию между собой. То есть электричество трансформируется в механическую энергию, механическая работа в магнитный потенциал и т.д. Теплообмен также является распространенным способом передачи энергии. Он может быть ненаправленным или хаотическим, но в любом случае происходит движение микроскопических частиц. Количество активизированных частиц будет определять объем тепла – полезную теплоту.
Заключение
Переход энергии из одной формы в другую является нормальным, а в некоторых отраслях обязательным условием производственного энергетического процесса. В разных случаях необходимость включения этого этапа может объясняться экономическими, технологическими, экологическими и другими факторами генерации ресурса. При этом, несмотря на разнообразие естественных и искусственно организующихся способов трансформации энергии, подавляющее большинство установок, обеспечивающих процессы преобразования, применяются только для электричества, теплоты и механической работы.
Средства для преобразования электрической энергии и вовсе являются самыми распространенными. Электрические машины, обеспечивающие трансформацию механической работы в электроэнергию по принципу индукции, к примеру, используются практически во всех сферах, где задействуют сложные технические устройства, агрегаты и приборы. И эта тенденция не снижается, так как человечество нуждается в постоянном увеличении объемов энергетического производства, что заставляет искать новые источники первичной энергии. На данный момент наиболее перспективными направлениями в энергетике считаются системы генерации того же электричества из механической энергии, производимой Солнцем, ветром и потоками воды в естественной природе.
Термогенератор своими руками — порядок работ
Количество цифровых гаджетов постоянно увеличивается. К сотовому телефону добавились мобильная радиостанция, GPS-навигатор и фотоаппарат.
Таскать с собой полный котелок запасных аккумуляторов для всей этой электронной братии тяжело, а в холодное время года еще и бессмысленно – их емкость и мощность при низких температурах сильно сокращаются.
Поэтому каждый путешественник хотел бы обзавестись устройством, преобразующим в электричество доступную в походе энергию.
Весьма практичными оказались термогенераторы – источники, для работы которых необходимо тепло. На чем основан принцип их работы и как можно сделать термогенераторы электричества своими руками – об этом пойдет речь в этой статье.
Как определить термоЭДС металла?
Термоэлектродвижущая сила возникает в замкнутом контуре при соблюдении двух условий:
- Если он состоит хотя бы из двух проводников, изготовленных из различных материалов.
- Если все входящие в состав контура разнородные участки имеют различную температуру (хотя бы в области соединения).
В физике данное явление называют эффектом Зеебека.
Величина термоЭДС зависит от вида материалов и разности их температур.
Определяют ее по формуле:
Е = к (Т1 – Т2),
- Где Т1 и Т2 – температура проводников;
- К – коэффициент Зеебека.
Наибольшей производительностью обладают контуры, состоящие из разнородных полупроводников (обладающих р- и n-проводимостью). В металлах эффект Зеебека проявляется незначительно, за исключением некоторых переходных металлов и их сплавов, например, палладия (Pd) и серебра (Ag).
Теплообменники широко применяются в быту. Довольно легко можно сделать теплообменник своими руками – инструкция по сборке представлена в статье.
Пошаговая инструкция по облицовке камина своими руками представлена тут.
Знаете ли вы, что напряжение всего в 12 Вольт может служить источником тепла? По ссылке https://microklimat.pro/otopitelnoe-oborudovanie/obogrevateli/12-volt-svoimi-rukami.html инструкция по изготовления обогревателя 12 Вольт своими руками.
Принцип работы
Решать задачу по производству электричества из тепловой энергии приходится, как принято говорить в науке, от обратного. Противоположным эффекту Зеебека является эффект Пельтье, который состоит в изменении температур двух объединенных в замкнутый контур разнородных полупроводников при пропускании через них постоянного тока: один из них нагревается, второй – остывает.
Если направление тока изменить, изменится и направление теплового потока: первый полупроводник будет остывать, а второй – нагреваться. В качестве полупроводников чаще всего применяют твердую смесь кремния с германием и теллурид висмута.
Эффект Пельтье
Эффект, открытый Жаном Пельтье, получил широкое применение в различных сферах человеческой жизнедеятельности, где требуются холодильные машины, но нет возможности применить компрессорный тепловой насос на фреоне. Поэтому именно его именем назвали выпускаемые для этой цели устройства – элементы Пельтье.
Но если на такой элемент или, как его еще называют, термоэлектрический охладитель оказать воздействие с противоположной стороны, то есть создать на его полупроводниках разность температур, то мы получим эффект Зеебека: элемент Пельтье превратится в источник постоянного тока.
Конструкция термогенератора
Итак, идея термогенератора довольно проста: необходимо взять элемент Пельтье и сильно нагреть одну из его поверхностей.
В генераторах заводского изготовления для этого применяются газовые горелки. Но создать такой прибор в домашних условиях довольно сложно – трудно обеспечить стабильное горение пламени в течение длительного времени.
Поэтому народные умельцы отдают предпочтение более простой версии термогенератора, о которой мы сейчас и расскажем.
Изготовление своими руками
Схематично устройство самодельной термоэлектростанции можно представить так:
- Элемент Пельтье положим на дно глубокой посудины – миски или кружки.
- Далее в эту посудину вставим еще одну: если используются миски, то понадобится такая же; если ваш выбор пал на кружки, то вторая должна быть чуть меньше первой.
- К выведенным от элемента Пельтье проводам присоединим преобразователь напряжения.
- Внутреннюю посудину заполним снегом или холодной водой, после чего всю конструкцию поставим на огонь.
Через какое-то время снег растает, превратится в воду и закипит.
Чем больше термоэлементов (их еще называют ветвями) будет у приобретенного вами элемента Пельтье, тем лучше. Можно применить прибор марки TEC1-127120-50 – их у него 127. Данный элемент рассчитан на токи до 12А.
Порядок работ
Теперь рассмотрим процесс создания самодельного термогенератора в деталях:
- Поверхность каждой посудины в месте контакта с элементом Пельтье следует выровнять и зачистить, что обеспечит максимальный теплообмен. Для идеального прилегания можно отполировать донышки смазанным пастой ГОИ куском войлока, закрепленным в шпинделе электродрели.
- Присоединяем к контактам элемента Пельтье провода от электроплиты, снабженные термостойкой изоляцией. За неимением таковых можно применить, к примеру, провод МГТФЭ-0,35, обернув его термостойкой тканью.
- Смазав дно одной из посудин термопроводящей пастой, например, КПТ-8, укладываем на него элемент Пельтье. Подсоединенные к нему провода следует расположить так, чтобы их концы оказались вне емкости.
- Сверху элемент Пельтье снова смазываем термопастой и вставляем в нашу кружку или миску вторую емкость подходящего размера (у кружки нужно будет отрезать ручку).
- Пространство между емкостями необходимо заполнить термоустойчивым герметиком (можно купить в автомагазине состав для ремонта выхлопных труб). Он послужит теплоизоляцией между горячей и холодной сторонами генератора и дополнительной защитой для проводов.
Подсоединенные к нему провода следует расположить так, чтобы их концы оказались вне емкости.Походный генератор электричества
Выступающие концы проводов можно приклеить к бортику кружки матерчатой изолентой.
Изготовление преобразователя
В ходе эксперимента установленный на электроплитку термогенератор при наличии снега во внутренней емкости обеспечил ЭДС в 3В и ток в 1,5А. После превращения снега в воду и ее закипания мощность генератора упала в три раза (напряжение составило 1,2В).
Чтобы использовать такой прибор в качестве зарядного устройства для телефона или другого гаджета, которому требуется стабильное напряжение в 5 В или 6,5 В, его необходимо оснастить преобразователем напряжения.
Рассмотрим два варианта.
Вариант 1
Проще всего применить в качестве преобразователя микросхему КР1446ПН1, снабженную DIP-корпусом.
Производится она в России и ее легко можно найти в магазине радиодеталей или на радиорынке.
Воспользоваться не возбраняется и более мощными аналогами, но все они выпускаются в миниатюрных корпусах для поверхностного монтажа, так что придется помучиться с распайкой.
На вход микросхемы подается напряжение с элемента Пельтье, а сама она включается в режиме «5 Вольт» (штатный). Параллельно с элементом Пельтье на вход преобразователя напряжения следует припаять достаточно мощный шунтирующий диод. Он предотвратит движение тока в обратном направлении, если на генератор будет оказано противоположное температурное воздействие.
К примеру, будучи заполненным горячей водой он может быть по неосторожности установлен на какую-нибудь холодную поверхность.
К выходу преобразователя нужно припаять кабель от старого зарядного устройства, подходящего для нашей модели телефона или фотоаппарата, а также светодиодный индикатор на 5 В.
Недостаток этого варианта: предложенная в качестве преобразователя микросхема ограничивает мощность генератора, поскольку ток на ее выходе не превышает 100 мА. Таким образом, элемент Пельтье используется приблизительно на 20%, чего будет достаточно только для телефонов устаревших моделей.
Чтобы иметь возможность заряжать более мощные устройства, необходимо применить усложненную версию преобразователя напряжения.
Вариант 2
Более мощный преобразователь можно собрать по двухкаскадной схеме с применением пары микросхем MAX 756. Чтобы при отключении потребителя генерируемый ток не пропадал зря, оснастим преобразователь встроенными аккумуляторами. Соединенные последовательно, они включены в нагрузку первого каскада через выключатель, диод и токоограничивающий резистор. Сам каскад настроен на режим выхода «3,3 Вольт».
К выходу каскада №1 подключаем каскад №2, настроенный на режим выхода «5 Вольт». Оба каскада реализованы согласно схеме, приведенной в документации на микросхему MAX 756 (опубликована в Сети).
Единственное отличие – цепь обратной связи каскада №2 (между выходом каскада и ногой №6 его микросхемы) дополняется последовательностью из 3-х кремниевых диодов, расположенных анодом к выходу.
Простейший походный термогенератор
Такое усовершенствование позволит получать на холостом ходу напряжение величиной 6,5 В (требуется для зарядки некоторых электронных устройств).
Чтобы упростить схему, можно применить микросхему MAX 757, которая снабжена отдельным выходом обратной связи.
Интерфейс этого преобразователя соответствует типу USB Type A. Но если к нему предполагается подключать USB-устройство, то последовательность диодов из цепи обратной связи 2-го каскада лучше убрать, чтобы выходное напряжение вернулось на уровень 5 В.
Эту версию преобразователя нельзя подключать к портам типа USB-Host.
Вариация на тему…
Элемент Пельтье можно просто прикрепить к колышку, втыкаемому в землю поблизости от костра.Чтобы создать достаточный температурный градиент, обе его поверхности нужно оснастить ребристыми радиаторами.
На поверхности со стороны пламени радиатор должен иметь увеличенную площадь, а его ребра устанавливаются горизонтально.
На противоположной стороне элемента установлен меньший радиатор, а его оребрение – вертикальное.
Батареи отопления могут устанавливаться по-разному в зависимости от типа отопительной системы – однотрубной или двухтрубной. Схемы подключения радиаторов отопления и советы по месту их установке – читайте внимательно.
Как отремонтировать циркуляционный насос своими руками? Основные типы поломок и методы их устранения представлены в этой статье.
Видео на тему
tPOD1 — эффективный преобразователь тепловой энергии в электричество / Хабр
То, что тепловую энергию можно преобразовывать в электричество, известно очень давно. Существует и целый спектр портативных устройств, которые совершают подобные преобразования без большого числа промежуточных этапов.
Но вскоре может появиться устройство, которое окажется практически идеальным преобразователем тепловой энергии в электрическую для охотников, туристов, путешественников и жителей отдаленных регионов. tPOD1 достаточно эффективен — тепла, выделяемого одной маленькой свечкой (знаете, такие мини-свечки в металлической крышечке, они еще по воде могут плавать) хватит для обеспечения энергией светодиодной лампы (на 25 светодиодов) вплоть до четырех часов.
Этот проект разработан компанией Tellurex, которая в настоящее время собирает средства на реализацию своей идеи в промышленном масштабе на Kickstarter. Всего для начала массового производства tPOD1 нужно 85 тысяч долларов США. 40 тысяч долларов США уже собрано.
Разработчики считают, что их устройство может быть полезным, в первую очередь, для жителей удаленных регионов Африки. Та же мобильная связь добралась и туда, однако иногда жителям приходится проходить несколько километров в день, только для того, чтобы зарядить свой телефон где-нибудь в более цивилизованном районе.
А теперь заряжать телефон можно будет буквально «из костра». Вероятно, жители смогут и просто класть tPOD1 куда-нибудь на темный камень, нагревающийся на солнце до 70 градусов (и даже выше).
Правда, стоимость девайса чрезмерно велика для африканца — выложить придется 69-79 долларов США. Так что пока tPOD1, вероятно, станет раскупаться только туристами, рыбаками и прочими категориями граждан, регулярно совершающих путешествия.
На видео, размещенном ниже, показан принцип действия устройства. Там вначале девочка вещает, но с 20-й секунды начинается сама презентация.
Via mashable
Термогенератор, получаем электричество из тепла
Для того, чтобы получить электричество непосредственно от газовой горелки или другого источника тепла, применяется термогенератор. Так же, как и у термопары, его принцип действия основан на эффекте Зеебека, открытом в 1821 году.
Упомянутый эффект состоит в том, что в замкнутой цепи из двух разнородных проводников появляется ЭДС, если места спаев проводников находятся при разных температурах. Например, один спай находится в сосуде с кипящей водой, а другой в чашке с тающим льдом.
Эффект возникает от того, что энергия свободных электронов зависит от температуры. При этом электроны начинают перемещаться от проводника, где они имеют более высокую энергию в проводник, где энергия зарядов меньше. Если один из спаев нагрет больше другого, то разность энергий зарядов на нем, больше, чем на холодном. Поэтому, если цепь замкнута, в ней возникает ток, именно та самая термоэдс.
Приблизительно величину термоэдс можно определить по простой формуле:
E = α * (T1 – T2). Здесь α — коэффициент термоэдс, который зависит только от металлов, из которых составлена термопара или термоэлемент. Его значение обычно выражается в микровольтах на градус. Разность температур спаев в этой формуле (T1 – T2): T1 – температура горячего спая, а T2, соответственно, холодного.
Приведенную формулу достаточно наглядно иллюстрирует рис. 1.
Рис. 1. Принцип работы термопары
Рисунок этот классический, его можно найти в любом учебнике физики. На рисунке показано кольцо, составленное из двух проводников А и Б. Места соединения проводников называются спаями. Как показано на рисунке, в горячем спае T1 термоэдс имеет направление из металла Б в металл А. А в холодном спае Т2 из металла А в металл Б. Указанное на рисунке направление термоэдс справедливо для случая, когда термоэдс металла А положительна по отношению к металлу Б.
Как определить термоэдс металла
Термоэдс металла определяется по отношению к платине. Для этого термопара, одним из электродов которой является платина (Pt), а другим испытуемый металл, нагревается до 100 градусов Цельсия. Полученное значение в милливольтах для некоторых металлов, показано ниже. Причем следует обратить внимание на то, что изменяется не только величина термоэдс, но и ее знак по отношению к платине.
Платина в этом случае играет такую же роль, как 0 градусов на температурной шкале, а вся шкала величин термоэдс выглядит следующим образом:
- Сурьма +4,7
- Железо +1,6
- Кадмий +0,9
- Цинк +0,75
- Медь +0,74
- Золото +0,73
- Серебро +0,71
- Олово +0,41
- Алюминий +0,38
- Ртуть 0
- Платина 0
После платины идут металлы с отрицательным значением термоэдс:
- Кобальт -1,54
- Никель -1,64
- Константан (сплав меди и никеля) -3,4
- Висмут -6,5
Пользуясь этой шкалой очень просто определить значение термоэдс развиваемое термопарой, составленной из различных металлов. Для этого достаточно подсчитать алгебраическую разность значений металлов, из которых изготовлены термоэлектроды.
Например, для пары сурьма – висмут это значение будет +4,7 – ( — 6,5) = 11,2 мВ. Если в качестве электродов использовать пару железо – алюминий, то это значение составит всего +1.6 – (+0,38) = 1,22 мВ, что меньше почти в десять раз, чем у первой пары.
Если холодный спай поддерживать в условиях постоянной температуры, например 0 градусов, то термоэдс горячего спая будет пропорциональна изменению температуры, что и используется в термопарах.
Как создавались термогенераторы
Уже в середине 19 века делались многочисленные попытки для создания термогенераторов – устройств для получения электрической энергии, то есть для питания различных потребителей. В качестве таких источников предполагалось использовать батареи из последовательно соединенных термоэлементов. Конструкция такой батареи показана на рис. 2.
Рис. 2. Термобатарея, схематическое устройство
Первую термоэлектрическую батарею создали в середине 19 века физики Эрстед и Фурье. В качестве термоэлектродов использовались висмут и сурьма, как раз та самая пара из чистых металлов, у которой максимальная термоэдс.
Горячие спаи нагревались газовыми горелками, а холодные помещались в сосуд со льдом. В процессе опытов с термоэлектричеством позднее были изобретены термобатареи, пригодные для использования в некоторых технологических процессах и даже для освещения. В качестве примера можно привести батарею Кламона, разработанную в 1874 году, мощности которой вполне хватало для практических целей: например для гальванического золочения, а также применения в типографии и мастерских гелиогравюры. Примерно в то же время исследованием термобатарей занимался и ученый Ноэ, его термобатареи в свое время также были распространены достаточно широко.
Но все эти опыты, хотя и удачные, были обречены на провал, поскольку термобатареи, созданные на основе термоэлементов из чистых металлов, имели весьма низкий КПД, что сдерживало их практическое применение. Чисто металлические пары имеют КПД лишь несколько десятых долей процента. Намного большим КПД обладают полупроводниковые материалы: некоторые окислы, сульфиды и интерметаллические соединения.
Полупроводниковые термоэлементы
Подлинную революцию в создании термоэлементов произвели труды академика А.И. Иоффе. В начале 30 – х годов XX столетия он выдвинул идею, что с помощью полупроводников возможно превращение тепловой энергии, в том числе и солнечной, в электрическую. Благодаря проведенным исследованиям уже в 1940 году был создан полупроводниковый фотоэлемент для преобразования световой солнечной энергии в электрическую. Первым практическим применением полупроводниковых термоэлементов следует считать, по-видимому, «партизанский котелок», позволявший обеспечить питанием некоторые портативные партизанские радиостанции.
Основой термогенератора служили элементы из константана и SbZn. Температура холодных спаев стабилизировалась кипящей водой, в то время как горячие спаи нагревались пламенем костра, при этом обеспечивалась разница температур не менее 250…300 градусов. КПД такого устройства был не более 1,5…2,0 %, но мощности для питания радиостанций вполне хватало.
Конечно, в те военные времена конструкция «котелка» была государственным секретом, и даже сейчас на многих форумах в интернете обсуждается его устройство.
Бытовой термогенератор
Уже в послевоенные пятидесятые годы советская промышленность начала выпускать термогенератор ТГК – 3. Основное его назначение состояло в питании батарейных радиоприемников в не электрифицированной сельской местности. Мощность генератора составляла 3 Вт, что позволяло питать батарейные приемники, такие как «Тула», «Искра», «Таллин Б-2», «Родина – 47», «Родина – 52» и некоторые другие.
Внешний вид термогенератора ТГК-3 показан на рис. 3.
Рис. 3. Термогенератор ТГК-3
Конструкция термогенератора
Как уже было сказано, термогенератор предназначался для использования в сельской местности, где для освещения использовались керосиновые лампы «молния». Такая лампа, оснащенная термогенератором, становилась не только источником света, но и электричества. При этом дополнительных затрат топлива не требовалось, ведь в электричество превращалась именно та часть керосина, которая просто улетала в трубу.
К тому же, такой генератор был всегда готов к работе, конструкция его была такова, что ломаться в нем просто нечему. Генератор мог просто лежать без дела, работать без нагрузки, не боялся коротких замыканий. Срок службы генератора, по сравнению с гальваническими батареями, казался просто вечным.
Роль вытяжной трубы у керосиновой лампы «молния» играет удлиненная цилиндрическая часть стекла. При использовании лампы совместно с термогенератором стекло делалось укороченным, и в него вставлялся металлический теплопередатчик 1, как показано на рис. 4.
Рис. 4. Керосиновая лампа с термоэлектрическим генератором
Внешняя часть теплопередатчика имеет форму многогранной призмы, на которой установлены термобатареи. Чтобы увеличить эффективность теплоотдачи теплопередатчик внутри имел несколько продольных каналов. Проходя по этим каналам горячие газы уходили в вытяжную трубу 3, попутно нагревая термобатарею, точнее, ее горячие спаи. Для охлаждения холодных спаев использовался радиатор воздушного охлаждения.
Он представляет собой металлические ребра, прикрепленные к внешним поверхностям блоков термобатарей.
Термогенератор – ТГК3 состоял из двух независимых секций. Одна из них вырабатывала напряжение 2В при токе нагрузки до 2А. Эта секция использовалась для получения анодного напряжения ламп с помощью вибропреобразователя. Другая секция при напряжении 1,2В и токе нагрузки 0,5А использовалась для питания нитей накала ламп.
Нетрудно подсчитать, что термогенератор имел мощность не превышающую 5 Ватт, но для приемника ее вполне хватало, что позволяло скрашивать долгие зимние вечера. Сейчас, конечно, это кажется просто смешным, но в те далекие времена такое устройство было, несомненно, чудом техники.
Видео
Смотрите также по теме:
Ветрогенератор.
Как выбрать, смонтировать и избежать разочарования?
Безлопастной ветрогенератор. Устройство и принцип работы.
Будем рады, если подпишетесь на наш Блог!
[wysija_form id=»1″]
Солнечная энергия. Преобразование солнечной энергии.
Людьми солнечная энергия используется в самых разных формах, для отопления и охлаждения помещений, производства питьевой воды дистилляции, дезинфекции, освещения, производства горячей воды и приготовления пищи. Способы использования солнечной энергии ограничены только человеческой изобретательностью.
Солнечные технологии бывают пассивными или активными, в зависимости от способа захвата энергии, которая затем преобразуется, и распространятся.
Активные солнечные технологии
К активным солнечным технологиям относят фотоэлектрические панели и солнечные тепловые коллекторы.
Пассивные солнечные технологии
Пассивные методы включают ориентацию здание к Солнцу, чтобы получать максимальное количество дневного света и тепла, а также выбор материалов с нужными тепловыми свойствами.
Солнечная энергетика сегодня является одним из наиболее перспективных источников альтернативной энергии. В настоящее время уже есть достаточно много конструкций, с помощью которых солнечная энергия преобразуется в электрическую или тепловую.
Широко известен тот факт, что солнце излучает огромное количество энергии. По приблизительным подсчётам авторитетных международных организаций количество энергии, потребляемое сегодня человечеством, колеблется на уровне 245 миллионов баррелей нефтяного эквивалента в сутки, а интенсивность потока солнечного излучения у поверхности Земли, при перерасчёте на всю поверхность, составляет 1,74*Е+17 Вт.
То есть, Солнце отправляет нам энергии приблизительно в 10 500 раз больше, чем мы сегодня потребляем. Солнечная энергия не исчерпаема, поэтому очевидно, что такого количества энергии нам хватит на сотни и даже тысячи лет вперед! С учётом всё большего понимания экономических, экологических и прочих проблем, связанных с использованием традиционных энергоресурсов (уголь, нефть, природный газ), интерес к солнечной энергетике с каждым днем возрастает.
Солнечная энергия, разделение по направлениям
- гелиотермальная энергетика, где нагрев теплоносителя для отопления и прочих нужд происходит при помощи прямого преобразования солнечного излучения в тепловую энергию
- получение электроэнергии с помощью тепловых машин, нагрев рабочего тела в которых, происходит за счет солнечной энергии
- Солнечная энергия преобразуется в электроэнергию с помощью солнечной панели (солнечной батареи)
Солнечные панели
Под солнечной панелью понимают набор, соединённых между собой фотомодулей. Фотомодуль (далее модуль) в свою очередь состоит из фотоэлементов или фотоэлектрических преобразователей (ФЭП).
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.
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.
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.
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).
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.
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.
Развитие солнечной энергетики
Как уже отмечалась, цифры отражающие сегодня характеристики развития солнечной энергетики стабильно растут. Солнечная панель давно перестала быть термином узкого круга технических специалистов и сегодня о солнечной энергетике не только говорят, но и получают прибыль от реализованных проектов.
В сентябре 2008 года было завершено строительство солнечной электростанции расположенной в Испанском муниципалитете Ольмедилья-де-Аларкон. Пиковая мощность электростанции Olmedilla достигает 60 МВт.
Солнечная станция Olmedilla
В Германии эксплуатируется солнечная станция Waldpolenz, которая находится в Саксонии, в районе городов Брандис и Бенневиц. Пиковая мощность этой станции составляет 40 МВт, благодаря чему она входит в число крупнейших солнечных электростанций мира.
Солнечная станция Waldpolenz
Неожиданно для многих, хорошими новостями начала радовать и Украина. Согласно данным ЕБРР, Украина уже в ближайшее время может занять место лидера среди экологически чистых экономик Европы, особенно в отношении рынка солнечной энергии, который является одним из наиболее перспективных рынков возобновляемых источников энергии.
Смотрите также по теме солнечная энергия:
Альтернативные источники энергии в наши дни.
Принцип работы солнечных батарей. Их устройство.
Будем рады, если подпишетесь на наш Блог!
[wysija_form id=»1″]
Получение электричества из разницы температур — термоэлектрический генератор своими руками. — Альтернативная энергия — Каталог статей
В результате работ российского академика А.Ф. Иоффе и его сотрудников, были синтезированы полупроводниковые сплавы, которые позволили применить этот эффект на практике и приступить к серийному выпуску термоэлектрических охлаждающих приборов для широкого применения в различных областях человеческой деятельности.Единичным элементом термоэлектрического модуля (ТЭМ) является термопара, состоящая из двух разнородных элементов с p- и n- типом проводимости. Элементы соединяются между собой при помощи коммутационной пластины из меди. В качестве материала элементов традиционно используются полупроводники на основе висмута, теллура, сурьмы и селена.
Термоэлектрический модуль (Элемент Пельтье) представляет собой совокупность термопар, электрически соединенных, как правило, последовательно. В стандартном термоэлектрическом модуле термопары помещаются между двух плоских керамических пластин на основе
оксида или нитрида алюминия. Количество термопар может изменяться в
широких пределах — от единиц до сотен пар, что позволяет создавать ТЭМ
практически любой холодильной мощности — от десятых долей до сотен ватт.
При прохождении через термоэлектрический модуль постоянного электрического тока между его сторонами образуется перепад температур -одна сторона (холодная) охлаждается, а другая (горячая) нагревается. Если с горячей стороны ТЭМ обеспечить эффективный отвод тепла, например, с помощью радиатора, то на холодной стороне можно получить температуру, которая будет на десятки градусов ниже температуры окружающей среды. Степень охлаждения будет пропорциональной величине тока. При смене полярности тока горячая и холодная стороны меняются местами.
Лабораторная работа.
Элементы Пельте широко используются в системах охлаждения. Но не многие
знают об их другом свойстве – вырабатывать энергию. Изучению этих их
возможностей и посвящена данная лабораторная работа.
50*50 мм элемент, установлен между двумя алюминиевыми брусками. Предварительно их поверхности притёрты и смазаны пастой КПТ. В одном из брусков просверлены сквозные отверстия, через которые пропущена медная трубка, для водяного охлаждения. Вот, что получилось
Подключаем воду к охладителю и питание к Пельтье, проверяем работу элемента. Через десять минут брусок охладился до -10 градусов, а через 30 ещё больше. В помещении 22 градуса.
Чтож, всё хорошо работает, я в этом и не сомневался. Теперь
отключаем блок питания и вместо него припаиваем 10Вт 6 вольтовою
лампочку и ставим наш агрегат на конфорку.
Опыт доказывает, что элемент Пельтье хорошо вырабатывает
электричество. Лампочка горит достаточно ярко, напряжение около 4.5
вольта.
Нагрев до 160 градусов оказался не оптималенлен, при 120 градусах результат был хуже всего на 10%.
Температура охлаждающей жидкости на выходе десять градусов, на входе на один градус меньше. Судя по таким результатам, вода, для охлаждения, не так уж необходима…
Отключаем подачу воды, и ставим на охладитель большой радиатор.
Результат предсказуем, напряжение снизилось до трёх вольт,
ток до 0.5А. За пятнадцать минут радиатор нагрелся до 45 градусов.
После того, как я снял прибор с конфорки, лампочка продолжала светить ещё минут десять, даже при разнице температур брусков всего в двадцать градусов, можно было различить накал спирали.
Выводы этой лабораторной просты. При помощи элементов
Пельтье можно добывать электричество в экспедиции, в турпоходе, на
охотничьем зимовье, словом в любом месте, где это может понадобиться.
Естественно, при наличии дров или яркого солнца, ну и обязательно
смекалки.
источник:Опыты с элементами Пельтье
еще один самодельный термогенератор: http://overland-botsman.narod.ru/termogen.htm
а вот и заводская модель
Отопительная печь «Индигирка»
Электрогенерирующая дровяная отопительно-варочная печь
Получать жизненно необходимое электричество из тепла дровяной печи нам представилось более реальным. Ничего нового мы не изобретали. Просто адаптировали надежный тепловой электрогенератор к печи длительного горения.
Много ли электричества можно вытянуть из бытовой печки? На пару лампочек Ильича хватит. Зарядить аккумуляторы ноутбука-мобильника-навигатора хватит. Включить телевизорчик-радиоприемничек-и-тому-подобное хватит.
Затапливайте печку, грейтесь, варите суп-харчо, подключайте портативный телевизор и смотрите «Лебединое озеро». Пусть балерины используются только по прямому назначению.
Такие вот печки-лампочки.
Компания «Термофор» поставила на серийное производство новинку, аналоги которой ни в России, ни в остальном мире не замечены.
Это небольшая твердотопливная отопительно-варочная печь со встроенным электрогенератором, который преобразует тепловую энергию горящего в печи топлива в электрическую энергию.
Во время работы печи по прямому назначению, то есть в процессе отопления или приготовления пищи, печь генерирует постоянный ток напряжением 12 вольт и мощностью не менее 50 ватт.
Много это или мало? Для пресыщенного комфортом городского жителя, наверное, мало. Для человека, по тем или иным причинам полностью отрезанного от внешнего мира и его благ — очень много. Зачастую эти спасительные 50 ватт могут стать гранью между жизнью и смертью.
При современном уровне развития энергосберегающих технологий эта мощность обеспечивает весь необходимый для цивилизованной жизни набор электрических устройств.
| Технические характеристики: | Разработка проекта осуществлена компанией «Термофор» совместно с компанией «Криотерм» из Санкт-Петербурга. Напомним, что сегодня в мире из 6 миллиардов населения Земли более 1,6 миллиарда людей не имеют доступа к стационарным источникам электроэнергии. Из 21 миллиона дач в России около 5 миллионов либо вообще не подключены к электроснабжению, либо испытывают серьезные перебои с электроснабжением. В северных широтах получение электроэнергии из тепла печи имеет ряд выраженных преимуществ по сравнению с получением электроэнергии ветряками, солнечными батареями и дизельными генераторами. Легко представить реальные условия, где нет ни ветра, ни солнца, ни возможности доставки дизельного топлива. Вырабатываемого печью тока достаточно для подключения 2—3 энергосберегающих лампочек, зарядки аккумуляторов ноутбука, мобильного или спутникового телефона, фото- или видеокамеры, подключения портативного телевизора, радиоприемника, DVD проигрывателя и других портативных энергосберегающих устройств. По результатам лабораторных и полевых испытаний, электрогенератор печи выходит на стабильный режим через 6—8 минут после зажигания топлива в печи. Надежность электрогенераторов не вызывает сомнений, поскольку электрогенераторы компании «Криотерм» уже много лет поставляются сотням фирм-потребителей в 17 стран мира. Подобные электрогенераторы производства нашего партнера используются в оборонной промышленности многих стран, космосе, высокотехнологичных отраслях промышленности. В настоящее время компания «Термофор» изучает возможные рынки сбыта энергопечей. Очевидно, что разработка представляет интерес для военных, спасателей, геологов, туристов, дачников, рыбаков и охотников. Кроме того, целевым сегментом являются кочевые народы и народы севера. В планах этого года — увеличение мощности получаемого тока до 100 ватт. | ||||||||
| Макс. объем отапливаемого помещения, м3 | 50 | ||||||||
| Мощность, кВт | 4 | ||||||||
| Масса, кг | 38 | ||||||||
| Глубина, мм. | 370 | ||||||||
| Ширина, мм. | 500 | ||||||||
| Высота, мм. | 620 | ||||||||
| Суммарная площадь поверхностей нагрева, кв. м | 0.6 | ||||||||
| Объем камеры сгорания, л | 41 | ||||||||
| Диаметр проема топочной дверцы, мм | 178 | ||||||||
| Диаметр дымохода, мм. | 80 | ||||||||
| Мин. высота дымохода, м. | 3 | ||||||||
Электроэнергия — Энергетическое образование
Рис. 1: На этом изображении представлены различные примеры электрической энергии: электричество для освещения хорошо освещенных зданий и удар молнии. [1]Электроэнергия — наиболее удобный вид энергии для большинства людей. Электрическую энергию легко использовать и перемещать из одного места в другое, но практически невозможно хранить в больших количествах. Его можно использовать для запуска компьютеров и большинства бытовых приборов, отопления дома и даже транспортировки.Электроэнергия используется промышленностью, домашними хозяйствами и предприятиями — на нее приходится 18% конечного потребления энергии в мире. [2]
Сама энергия удерживается в движении и конфигурации электрического заряда. Поток электрического заряда (обычно электронов) — это электрический ток. Заряд может накапливаться на конденсаторе и накапливать электрическую энергию. Эта энергия физически переносится в электрических полях и магнитных полях, связанных с расположением и движением зарядов, но ее можно легко превратить в большинство энергетических услуг.
Электрическая проводимость — это физическое явление, которое позволяет легко переносить электричество. Провода, материалы, сделанные из проводников (обычно металлов), способны переносить эту энергию на сотни километров. Эта система транспортировки электроэнергии называется электрической сетью.
Электроэнергия — это не первичный источник энергии, а скорее энергетическая валюта (подробнее читайте в статье электричество как энергетическая валюта). Первичная энергия (например, ветер или природный газ) поступает в электрический генератор, чтобы производить электричество для удобства использования и транспортировки.Энергия, которая транспортируется и используется значительной частью современного высокоэнергетического общества, должна, по сути, происходить из какого-то первичного топлива или первичного потока.
Электроэнергия очень удобна, и в результате все больше и больше энергии, используемой в обществе высоких энергий, находится в форме электричества, см. Рисунок 1. Уровень использования электроэнергии растет быстрее, чем уровень использования электроэнергии. см. рисунок 2.
Рисунок 1. На приведенном выше графике показано, как потребление электроэнергии растет в процентах от общего конечного потребления энергии в мире. [2] Это показывает, что гибкость электричества создает сильный стимул для производства как можно большей доли энергии в этой форме.
Рисунок 2. На приведенном выше графике показано, как потребление электроэнергии в мире растет быстрее, чем общее конечное потребление энергии. [2] Это показывает, что гибкость электричества создает сильный стимул для производства как можно большей доли энергии в этой форме.
Визуализация данных
Изучите данные в моделировании ниже, чтобы узнать, как электрическая энергия различается в зависимости от страны и секторов в этой стране.Щелкните сектор в правой части визуализации, чтобы более подробно изучить пути его конечного использования, и щелкните «Просмотреть все категории», чтобы вернуться к исходному экрану.
Для дальнейшего чтения
Для получения дополнительной информации см. Соответствующие страницы ниже:
Ссылки
Поставки электроэнергии — сравнение традиционных и устойчивых источников энергии
Обзор Характеристики и сравнение
Первичные источники электроэнергии
Энергия доступна из многих источников, однако большая часть энергии, используемой для удовлетворения постоянно растущего мирового спроса на электричество, по-прежнему производится из ископаемого топлива.Зависимость от ископаемого топлива порождает две проблемы.
- Конечные запасы ископаемого топлива в конечном итоге закончатся.
- При сжигании ископаемого топлива образуются парниковые газы, которые вызывают глобальное потепление и связанные с ним проблемы изменения климата.
В разделе «Энергетические ресурсы» показаны многие альтернативные источники энергии, которые могут быть использованы для выработки электроэнергии, вместе с соответствующим содержанием энергии, а также указано фактическое использование этих ресурсов.На этой странице кратко описаны различные способы использования ресурсов для выработки электроэнергии.
Превращение энергетических ресурсов в полезную электроэнергию
Большая часть электроэнергии вырабатывается с помощью вращающихся машин для привода генератора, но есть много других возможностей. Информацию о связанных роторных генераторах можно найти на странице «Генераторы».
На схемах ниже показано 29 основных способов производства электроэнергии, но для каждого из этих методов существует множество вариантов.Ключ указывает на задействованные технологии.
Щелкните по диаграммам ниже, чтобы просмотреть возможности, процессы и производительность производства электроэнергии.
Расчет номинальной мощности электрических водонагревателей— Часть первая ~ Электрические ноу-хау
Большинство жилых и коммерческих зданий нуждаются в системе горячего водоснабжения.В зависимости от типа здания эта система может варьироваться от небольшой, например, водонагревателя для мытья рук под раковиной, до резервуара для хранения горячей воды на 10 000 галлонов, используемого в прачечной больницы.
Эта статья призвана помочь проектировщикам выбрать подходящий тип и рассчитать требуемую номинальную мощность для выбранного типа электрического водонагревателя.
Перед тем, как продолжить расчеты, мы должны кратко рассказать вам о следующих моментах:
- Компоненты системы горячего водоснабжения,
- Различные типы водонагревателей, используемых в жилых и коммерческих зданиях,
- Как выбрать лучший водонагреватель для любого применения?
С этим кратким описанием вы познакомитесь с типами и конструкцией обычных водонагревателей.
| 1- Компоненты системы горячего водоснабжения |
Система водяного отопления состоит из (4) основных компонентов (см. Рис.1):
Рис (1): Система горячего водоснабжения Компоненты Самыми важными составляющими являются первая и вторая. |
1.A- Источники тепловой энергии , они
может быть:
|
| 1.Б- Теплообменное оборудование , они может быть: Прямая теплопередача (см. Рис.2) происходит от сжигания топлива. или прямое преобразование электрической энергии в тепло, Рис (2): Прямой нагрев Передача Косвенная теплопередача (см. Рис.3) использует тепловую энергию от удаленных источников тепла, таких как котлы, солнечные коллекторы, когенерационное охлаждение или отработанное тепло. Рис. (3): Косвенное тепло Передача |
| 2- Типы водонагревателей в жилых и коммерческих зданиях |
| Распространенные виды торгового и промышленного водонагревательного оборудования включают: |