Module Peltier comme générateur d'énergie électrique. Comment faire un générateur à partir d'éléments Peltier de vos propres mains Générateur sur des éléments Peltier

À l'aide d'appareils simples, vous pouvez utiliser la perte de chaleur du chauffage de l'air ou des liquides. Dans cet article, nous allons vous montrer comment utiliser l'énergie perdue des poêles, des chaudières et des feux ouverts, en la convertissant en énergie permanente électricité petite force.

Tout processus chimique a lieu avec la libération de divers types d'énergie. Une source aussi puissante que la combustion a toujours été utilisée. On peut l'appeler la principale source de chaleur et de lumière. Presque toutes les substances sur Terre brûlent, tout en émettant de la chaleur et de la lumière en différentes quantités. Convertir l'énergie thermique en énergie électrique n'est pas difficile si vous disposez d'une turbine à vapeur en état de marche, similaire à celles installées à la cogénération. Il s'agit d'un appareil encombrant et complexe, qui a peu de chances de trouver sa place dans la chaufferie d'une maison de campagne. Nous essaierons de profiter de la chaleur générée par le chauffage du poêle ou le chauffage de l'eau.

L'effet Peltier est le phénomène de différence de température lorsque les thermocouples de deux différents types conducteurs (type p et type n) lorsqu'un courant continu les traverse. L'effet Seebeck est une conséquence de l'effet Peltier, lorsqu'un courant électrique est généré lorsque l'un des thermocouples est chauffé. Nous ne décrirons pas en détail la thermodynamique du procédé - cette information, difficile à comprendre, peut être facilement trouvée dans la littérature de référence. Nous sommes intéressés par le résultat et les options pour son utilisation pratique.

Conception de modules thermoélectriques

Le module thermoélectrique (TEM) se compose de plusieurs thermocouples reliés par une plaque de cuivre. Le champ de thermocouple est collé entre deux plaques en céramique. Il est possible d'assembler un tel module uniquement en usine. Mais il sera possible d'assembler plusieurs TEM pour vos propres besoins à la maison. Les éléments Peltier-Seebeck sont disponibles gratuitement dans les magasins spécialisés (et sites Internet) vendant du matériel technologique.

Nous collectons le TEM pour 5 V

De quoi as-tu besoin:

Module Peltier TEC1-12705 (40x40) - 2 pièces;
convertisseur élévateur de tension constante EK-1674;
feuille de duralumin de 3 mm d'épaisseur;
réservoir d'eau à fond parfaitement plat (seau) ;
colle thermofusible;
fer à souder.

Nous avons découpé deux plaques identiques dans une feuille de duralumin, soit un peu plus de deux modules côte à côte. Nous fixons les plaques sur les modules des deux côtés avec de la colle thermofusible. Nous fixons (hot melt) le "sandwich" résultant au fond du seau. Une telle conception peut déjà être incendiée, mais nous obtiendrons une sortie inutile de 1,5 V. Pour améliorer les caractéristiques, nous avons besoin d'un convertisseur boost, que nous soudons dans le circuit. Il augmentera la tension à 5 V, ce qui est suffisant pour charger un téléphone portable.

Attention! Le convertisseur a des dimensions de 1,5x1,5 cm.En l'absence de compétences professionnelles, confiez la soudure à un spécialiste.

La différence de température dans notre conception est obtenue en chauffant un côté (à partir d'un four ou d'une flamme) et en refroidissant l'autre (de l'eau dans une poche). Bien entendu, plus la différence est grande, plus travail plus efficace module. Par conséquent, pour fonctionner en mode microgénérateur, une température d'eau relativement basse dans la poche sera nécessaire (il est préférable de la remplacer périodiquement). Pour générer le 5 V tant convoité, il suffit de poser la structure sur un verre avec une bougie allumée.

En combinant proportionnellement plus de modules, nous obtenons un système de production d'électricité plus efficace. En conséquence, en augmentant la structure, on augmente proportionnellement l'échangeur de chaleur. Dans ce cas, la surface à refroidir doit être entièrement recouverte d'un récipient d'eau (l'option la plus simple et la plus abordable).

Tout est si simple qu'il y a immédiatement un désir d'assembler plus de modules en un seul système et de générer 220 V à partir du feu. Et puis connectez un réchauffeur d'huile ou un climatiseur. Un système aussi simple a ses inconvénients, et le principal est sa faible efficacité. Ce chiffre ne dépasse généralement pas 5%. Cela conduit à une intensité de courant relativement faible de 0,5 à 0,8 A et à une très faible puissance - jusqu'à 4 W.

Pour une pompe ou une lampe à incandescence, c'est négligeable, mais largement suffisant pour :

charge des batteries jusqu'à la moto (dans les versions proportionnelles aux exigences);
fonctionnement des lampes à diodes électroluminescentes (DEL);
récepteur de radio.

En hiver, le système, placé sur une source de chaleur située à l'extérieur, fonctionnera le plus efficacement possible.

Le coût des matériaux pour l'assemblage d'un microgénérateur thermoélectrique pour 5 V :

*- ce modèle article sélectionné pour des raisons de prix. La gamme de TEM des fournisseurs est assez large, ce qui vous permet de choisir des modèles plus efficaces (jusqu'à 8 V) (ils sont nettement plus chers).

Les produits d'usine de cette conception commencent tout juste à apparaître sur le marché. La production en série est réalisée en petits lots et la gamme est petite. Le coût d'une telle "louche" commence à 2500 roubles.

Un thermogénérateur d'usine est un appareil basé sur l'effet Peltier-Seebeck qui peut être fixé directement sur une surface chauffée. De la conception décrite ci-dessus, il se distingue par sa conception d'usine (et donc sa fiabilité), l'absence d'échangeur de chaleur liquide (au lieu de celui-ci - des ailettes pour le refroidissement par air) et un prix plus élevé.

Un thermogénérateur "de voyage" standard présente les caractéristiques suivantes :

Comme vous pouvez le voir sur le tableau, la fiabilité et l'utilité de l'usine ne sont pas bon marché. Dans le même temps, on ne peut pas dire qu'il est fonctionnellement supérieur à la version maison avec un seau. Un impressionnant 13,5 volts accélérera la charge du téléphone portable, mais vous devrez emporter 2 kg de poids avec vous lors de la randonnée, ce qui est un luxe inabordable (compte tenu de la taille de l'appareil). Et, bien sûr, le prix fait réfléchir. Pour ce montant, vous pouvez récupérer non plus un « seau thermique », mais une « casserole thermique » et recharger sereinement votre ordinateur portable. Et encore une nuance - l'appareil nécessite toujours une fixation sur une plaque métallique en cas d'utilisation d'une flamme nue.

En général, c'est un ajout agréable et pratique pour ceux qui n'ont pas de problèmes d'argent et espace libre dans le coffre.

Fournaise énergétique

Aujourd'hui, la fournaise énergétique est l'apothéose de l'utilisation de la MET au quotidien. Il s'agit d'un produit d'usine, en fait, un poêle-cuisinière pour tout type de combustible solide avec un module thermoélectrique intégré. Idéal pour les pavillons de chasse, les chalets d'été, les aires d'hivernage éloignées et, en général, toute forme de vie loin de la civilisation. Conçu pour une utilisation autonome (sans dissipateurs thermiques périphériques), ne dispose que d'un foyer et d'une cheminée. Fournit la préparation des aliments. Les éléments Peltier-Seebeck les plus puissants sont installés sur ce four.

Caractéristiques du four énergétique :

Bien que le four soit portable, il s'agit certainement de la « classe de poids lourd » parmi les appareils électroménagers. Cependant, l'éventail des tâches de la fournaise énergétique est assez large - il peut même charger des batteries de voiture, éclairer des pièces entières avec des lampes LED. Elle trouvera sa place dans le train de chariots expéditionnaires et dans le véhicule tout-terrain de chasse, dans le local technique et à la datcha. Autrement dit, dans ce cas, nous avons toujours une source de chaleur avec nous, il reste à trouver du combustible.

Dans son créneau, la fournaise énergétique est indispensable, bien que la durée de vie déclarée par le fabricant - 10 ans soit un peu alarmante. Il est à noter que, comme dans le thermogénérateur, il existe une possibilité de remplacement préventif (ou d'urgence) de toutes les pièces jusqu'au corps.

Les modules thermoélectriques sont des objets extrêmement intéressants. En plus des méthodes d'application décrites, ils sont également utilisés pour l'eau et la climatisation. Dans ce cas, le même élément est alimenté D.C. et cela fonctionne "dans la direction opposée" - cela refroidit l'air. Cette technologie est appliquée avec succès dans les climatiseurs et refroidisseurs d'eau automobiles, dans l'industrie automobile et dans la fabrication de microprocesseurs. Nous décrirons ces appareils dans le prochain article.

Vitaly Dolbinov, rmnt.ru

> Générateurs> Générateur thermoélectrique

Un grand nombre d'appareils électroniques absorbent de l'énergie électrique qui doit être constamment renouvelée. Sur la route, vous devez emporter avec vous des sources de courant chimiques ou générer de l'électricité à partir d'énergie mécanique à l'aide d'appareils complexes et encombrants.

Type de générateur thermoélectrique

Même plus tôt, Seebeck a découvert l'apparition d'un thermo-EMF dans un circuit de conducteurs dissemblables tout en maintenant des températures différentes au point de contact.

Sur la base d'effets thermoélectriques, l'élément ou module dit "Peltier" a été créé, qui est constitué de 2 plaques en céramique avec un bilame situé entre elles.

Lorsqu'un courant électrique est appliqué à travers eux, un côté de la plaque se réchauffe et l'autre se refroidit, ce qui permet de créer des réfrigérateurs à partir d'eux. La figure ci-dessous montre des modules de différentes tailles utilisés dans la technologie.

Modules Peltier de différentes tailles

Le processus est réversible : si la différence de température est maintenue sur les éléments des deux côtés, un courant électrique y sera généré, ce qui permet d'utiliser l'appareil comme générateur thermoélectrique pour générer une petite quantité d'électricité.

L'effet "Peltier" consiste en un dégagement de chaleur au point de contact de conducteurs dissemblables lorsqu'un courant électrique les traverse.

Le principe des modules

Au contact de conducteurs dissemblables, de la chaleur est libérée ou absorbée, selon le sens du courant électrique. Le flux d'électrons a une énergie potentielle et cinétique. La densité de courant dans les conducteurs en contact est la même, mais les densités de flux d'énergie sont différentes.

Si l'énergie entrant dans le contact est supérieure à l'énergie qui en sort, cela signifie que les électrons sont décélérés au point de transition d'une région à l'autre et chauffent le réseau cristallin (le champ électrique ralentit leur mouvement). Lorsque la direction du courant change, le processus inverse d'accélération des électrons se produit, lorsque l'énergie est prélevée sur le réseau cristallin et qu'il se refroidit (les directions du champ électrique et le mouvement des électrons coïncident).

La différence d'énergie des charges à la frontière du semi-conducteur est la plus élevée et l'effet y est le plus prononcé.

Module Peltier

Le module thermoélectrique (TEM) le plus courant, qui est constitué de semi-conducteurs de type p et n, interconnectés par des conducteurs en cuivre.

Schéma du principe de fonctionnement du module

Il y a 4 transitions entre le métal et les semi-conducteurs dans un élément. Avec un circuit fermé, le flux d'électrons passe du pôle négatif de la batterie au pôle positif, en passant successivement par chaque transition.

Près de la première transition cuivre - semi-conducteur de type p, de la chaleur est libérée dans la zone semi-conductrice, car les électrons passent dans un état avec une énergie plus faible.

Près de la frontière suivante avec le métal dans le semi-conducteur, la chaleur est absorbée en raison de la "succion" d'électrons de la zone de conduction p sous l'action d'un champ électrique.

Lors de la troisième transition, les électrons pénètrent dans le semi-conducteur de type n, où ils ont plus d'énergie que dans le métal. Dans ce cas, l'énergie est absorbée et le semi-conducteur est refroidi près de la frontière de transition.

La dernière transition s'accompagne du processus inverse de dégagement de chaleur dans le semi-conducteur n en raison de la transition des électrons vers une bande d'énergie plus faible.

Étant donné que les transitions de chauffage et de refroidissement sont dans des plans différents, l'élément Peltier se refroidira par le haut et se réchauffera par le bas.

En pratique, chaque élément contient un grand nombre de transitions de chauffage et de refroidissement, ce qui conduit à la formation d'une différence de température notable, ce qui permet de créer un générateur thermoélectrique.

A quoi ressemble la structure du module

L'élément "Peltier" contient un grand nombre de parallélépipèdes semi-conducteurs de type p et n, connectés en série avec des cavaliers métalliques - contacts thermiques, l'autre côté étant en contact avec la plaque en céramique.

Le tellurure de bismuth et le germanure de silicium sont utilisés comme semi-conducteurs.

Avantages et inconvénients de la TEM

Les avantages d'un module thermoélectrique (TEM) incluent :

petite taille;
la capacité de travailler à la fois des refroidisseurs et des appareils de chauffage ;
réversibilité du processus lors du changement de polarité, vous permettant de maintenir une valeur de température précise;
manque d'éléments mobiles qui s'usent habituellement.

Inconvénients des modules :

faible efficacité (2-3%);
la nécessité de créer une source qui fournit une différence de température ;
consommation électrique importante ;
prix élevé.

Malgré les inconvénients, les TEM sont utilisés là où une grande consommation d'énergie n'a pas d'importance :

refroidissement de puces, pièces d'appareils photo numériques, diodes laser, oscillateurs à quartz, détecteurs infrarouges;
l'utilisation de cascades TEM, permettant d'atteindre une basse température ;
création de réfrigérateurs compacts, par exemple, pour les voitures ;
générateur thermoélectrique pour la charge appareils mobiles.

Avec une faible productivité, il est conseillé d'utiliser le TEG dans des conditions de terrain, où il est nécessaire d'obtenir de l'électricité pour la charge. téléphone portable ou ampoule à LED... La simplicité de la conception vous permet de fabriquer un générateur électrique de vos propres mains.

Des sources alternatives sont également panneaux solaires ou une éolienne. Pour les premiers, des conditions spéciales sont requises - la présence de la lumière du soleil, qui n'est pas toujours disponible. Une autre source est importante et nécessite du vent. Un autre inconvénient d'entre eux est la présence de pièces mobiles qui réduisent la fiabilité et sont lourdes.

Thermogénérateurs industriels

BioLite a développé un nouveau modèle de randonnée qui vous permet de cuire des aliments dans un four à bois portable compact tout en chargeant votre appareil mobile avec le TEG intégré.

Poêle à bois portable compact

L'appareil est utile partout : en sortie de pêche, en randonnée, à la campagne. Tout ce qui brûle peut être utilisé comme combustible.

Lorsque le combustible est brûlé dans la chambre de combustion, la chaleur est transférée à travers le mur vers le module, qui génère de l'électricité.

Avec une tension de 5 V, la puissance de sortie est de 2 à 4 W, ce qui est largement suffisant pour charger de nombreux types d'appareils mobiles et faire fonctionner l'éclairage LED.

La flèche rouge indique la direction du mouvement de la chaleur, bleu - air froid dans le four, jaune - l'alimentation électrique à la rotation du ventilateur d'aspiration d'air et à la sortie du générateur via USB.

Le schéma de TEG de la société BioLite sur bois

Le générateur de four Indigirka, développé par l'entreprise de Saint-Pétersbourg Kriotherm, présente les caractéristiques suivantes :

puissance thermique - 6 kW;
poids - 56 kg;
dimensions - 500x530x650 mm;
e-mail puissance à une tension de 5V - 60 W.

Le four est un fourneau de chauffage et de cuisson conventionnel, où des générateurs thermoélectriques sont fixés des deux côtés.

A quoi ressemble le générateur thermoélectrique de four "Indigirka" ?

L'appareil est assez pratique, mais le prix est impressionnant - 50 000 roubles. Bien que le réchaud soit conçu pour les conditions de terrain, il ne sera clairement pas abordable pour les chasseurs et les pêcheurs ordinaires. En tant que chauffage, il n'est pas meilleur que les modèles conventionnels et moins chers.

Si vous fixez le TEG à un simple four, un appareil de bricolage fonctionnera parfaitement.

DIY TEG

Pour assembler un générateur thermoélectrique de vos propres mains, vous avez besoin des éléments suivants:

Module. Pour générer du courant électrique, tous les modules ne peuvent pas être utilisés, mais uniquement ceux qui peuvent supporter un chauffage jusqu'à 300-4000C. La présence d'une marge chauffante est nécessaire, car même avec une légère surchauffe, l'élément tombe en panne. Les modèles les plus courants du type TEC1-12712 se présentent sous la forme de plaques carrées d'un côté de 40, 50 ou 60 mm.

Si vous prenez la taille maximale, il suffit d'utiliser un élément dans une construction faite maison. Les 3 premiers chiffres du marquage - 127 signifient combien d'éléments sont contenus dans 1 plaque. Les derniers chiffres montrent le courant maximal admissible, qui est de 12 A.

Convertisseur boost. Il faut obtenir une tension constante de 5V. Le générateur peut fournir moins de tension, qui doit être augmentée. Les appareils sont produits par des étrangers (types 5V NCP1402 et MAX 756) et nationaux (3,3V / 5V EK-1674). Pour charger un téléphone portable, vous devez choisir un appareil avec un connecteur USB.
Chauffe-eau. Les options les plus simples sont un feu, une bougie, lampe maison ou un poêle miniature.
Glacière. Le moyen le plus simple est d'utiliser de l'eau ou en hiver - de la neige.
Éléments de connexion. Un équipement est nécessaire pour créer la plus grande différence de température possible entre les deux côtés de la plaque. Ici le choix appartient aux artisans, ils utilisent le plus souvent 2 mugs ou pots de tailles différentes, dont les anses sont sciées et où l'on est inséré l'un dans l'autre. Un module est placé entre eux et fixé avec de la pâte thermique. 2 fils y sont soudés et connectés à un convertisseur de tension.

Pour augmenter l'efficacité du générateur, les fonds des surfaces métalliques des tasses ou des pots qui sont en contact avec la plaque du générateur doivent être polis. De plus, un scellant résistant à la chaleur est appliqué sur les espaces entre le fond des tasses plus petites et plus grandes. Ensuite, la chaleur du chauffage sera localisée à l'emplacement du module.

Les fils entre le module et le transmetteur sont protégés par une isolation et un scellant résistant à la chaleur.

De l'eau est versée dans la tasse intérieure et toute la structure est incendiée. Après quelques minutes, vous pouvez vérifier la tension de sortie avec un multimètre.

Pour assembler vous-même un générateur thermoélectrique, vous aurez besoin de matériel :

élément Peltier" ;
un boîtier d'une ancienne alimentation d'ordinateur pour la fabrication d'un mini-foyer ;
convertisseur de tension avec sortie USB à 5V à entrée 1-5V;
dissipateur thermique avec un refroidisseur du processeur;
pâte thermique.

Les coûts sont faibles et l'appareil est tout à fait capable de charger téléphone portable... Le générateur auto-assemblé est un analogue du modèle étranger de BioLite. Si vous l'assemblez soigneusement, l'appareil fonctionnera de manière fiable. Longtemps car il n'y a rien à casser ici. Il est seulement important de ne pas surchauffer l'élément "Peltier", ce qui peut provoquer sa défaillance.

Lorsque vous utilisez un refroidisseur pour refroidir le radiateur, il doit être connecté au générateur, après quoi une partie de l'énergie générée sera dépensée pour le refroidissement.

Malgré la consommation d'énergie supplémentaire, l'efficacité de l'installation augmentera. Si le radiateur devient très chaud pendant le fonctionnement, il est nécessaire de prendre des mesures pour le refroidir. Sinon, le rendement du générateur sera faible.

Les caractéristiques du générateur sont les suivantes :

tension de sortie - 5V;
puissance de charge - 0,5A;
type de sortie - USB ;
carburant - n'importe lequel.

L'appareil est fabriqué comme suit :

démonter l'alimentation en laissant le boîtier;
coller le module Peltier sur le radiateur avec de la pâte thermique. Il est nécessaire de coller la face froide où le marquage est appliqué ;
nettoyer et polir la surface latérale extérieure du boîtier d'alimentation et y coller l'élément avec l'autre côté (avec le radiateur);
souder les fils de l'entrée du convertisseur de tension aux bornes de la plaque.

Vous pouvez vérifier le TEG si vous mettez de fines brindilles à l'intérieur de la chambre de combustion et y mettez le feu. Après quelques minutes, vous pouvez connecter un téléphone, pour le recharger il faut une différence de température des côtés du module de 1000C. La figure ci-dessous montre un générateur assemblé.

Générateur thermoélectrique assemblé, fabriqué à la main

Lors de l'utilisation du TEG, il est nécessaire de respecter la polarité de la connexion des modules.

... Générateur thermoélectrique

L'effet Peltier vous permet de créer de petits générateurs et réfrigérateurs qui fonctionnent sans pièces mobiles. L'amélioration de la qualité des modules et la réduction de la consommation d'énergie des appareils mobiles vous permettent de créer de vos propres mains un générateur thermoélectrique pour charger les batteries et alimenter les non gros montanténergie divers appareils où l'efficacité n'a pas vraiment d'importance.

Source : https://elquanta.ru/generatory/termoehlektricheskijj-generator.html

Pour obtenir de l'électricité, vous devez trouver une différence potentielle et un conducteur Les gens ont toujours essayé d'économiser de l'argent, et à l'ère des factures de services publics en constante augmentation, ce n'est pas du tout surprenant.

Aujourd'hui, il existe déjà des moyens par lesquels une personne peut obtenir de l'électricité gratuite pour lui.

En règle générale, il s'agit de certaines installations de bricolage, basées sur un générateur électrique.

Un générateur thermoélectrique est un appareil qui génère de l'énergie électrique à partir de la chaleur. C'est une excellente source d'électricité à vapeur, bien qu'avec un faible rendement.

En tant que dispositif de conversion directe de la chaleur en énergie électrique, des générateurs thermoélectriques sont utilisés, qui utilisent le principe de fonctionnement des thermocouples conventionnels

Fondamentalement, la thermoélectricité est la conversion directe de chaleur en électricité dans des conducteurs liquides ou solides, puis le processus inverse de chauffage et de refroidissement du contact de divers conducteurs à l'aide d'un courant électrique.

Appareil générateur de chaleur :

Un générateur de chaleur comporte deux semi-conducteurs, chacun constitué d'un certain nombre d'électrons ;
Ils sont également reliés entre eux par un conducteur, au-dessus duquel se trouve une couche capable de conduire la chaleur ;
Un conducteur thermoionique lui est également attaché pour transférer les contacts ;
Vient ensuite la couche de refroidissement, suivie du semi-conducteur, dont les contacts mènent au conducteur.

Malheureusement, un générateur de chaleur et d'électricité n'est pas toujours capable de fonctionner avec des capacités élevées, il est donc utilisé principalement dans la vie quotidienne et non dans la production.

Aujourd'hui, le convertisseur thermoélectrique n'est presque jamais utilisé nulle part. Il "demande" beaucoup de ressources, il prend aussi de la place, mais la tension et le courant qu'il peut générer et convertir sont très faibles, ce qui est extrêmement peu rentable.

Générateur solaire thermique d'électricité et d'ondes radio

Les sources d'énergie électrique peuvent être très différentes. Aujourd'hui, la production de générateurs thermoélectriques solaires a commencé à gagner en popularité. De telles installations peuvent être utilisées dans les phares, dans l'espace, dans les voitures, ainsi que dans d'autres domaines de la vie.

Les générateurs solaires thermiques sont un excellent moyen d'économiser de l'énergie

RTG (acronyme de générateur thermoélectrique à radionucléides) fonctionne en convertissant l'énergie isotopique en énergie électrique. C'est un moyen très économique d'avoir de l'électricité presque gratuite et la possibilité de s'éclairer en l'absence d'électricité.

Caractéristiques du RTG :

Il est plus facile d'obtenir une source d'énergie à partir de désintégrations isotopiques que, par exemple, de faire de même en chauffant un brûleur ou une lampe à pétrole ;
La production d'électricité et la désintégration des particules sont possibles en présence d'isotopes spéciaux, car le processus de leur désintégration peut durer des décennies.

En utilisant une telle installation, vous devez comprendre que lorsque vous travaillez avec d'anciens modèles d'équipement, il existe un risque de recevoir une dose de rayonnement et qu'il est très difficile de se débarrasser d'un tel appareil. S'il n'est pas correctement détruit, il peut agir comme une bombe à rayonnement.

Pour choisir le constructeur de l'installation, il vaut mieux rester chez les firmes qui ont déjà fait leurs preuves. Tels que Global, Altec (Altec), TGM (Tgm), Cryotherm, Termiona.

Soit dit en passant, un autre bon moyen d'obtenir de l'électricité gratuitement est un générateur pour collecter les ondes radio. Il se compose de paires de condensateurs à film et électrolytiques ainsi que de diodes de faible puissance. Un câble isolé d'environ 10 à 20 mètres est utilisé comme antenne et un autre fil de terre est attaché à un tuyau d'eau ou de gaz.

Comment faire un élément Peltier de vos propres mains

Un élément Peltier commun est une plaque assemblée à partir de pièces de divers métaux avec des connecteurs pour la connexion à un réseau. Une telle plaque fait passer un courant à travers elle-même, s'échauffant d'un côté (par exemple jusqu'à 380 degrés) et travaillant à froid de l'autre.

L'élément Peltier est un transducteur thermoélectrique spécial qui fonctionne selon le principe du même nom pour fournir du courant électrique.

Un tel thermogénérateur a le principe inverse :

Un côté peut être chauffé en brûlant du combustible (par exemple, un feu de bois ou d'une autre matière première);
L'autre face, au contraire, est refroidie par un échangeur de chaleur à liquide ou à air ;
Ainsi, du courant est généré sur les fils, qui peut être utilisé selon vos besoins.

Certes, les performances de l'appareil ne sont pas très bonnes et l'effet n'est pas impressionnant, mais, néanmoins, un module maison aussi simple peut très bien charger le téléphone ou connecter une lampe de poche LED.

Cet élément générateur a ses avantages :

Travail silencieux;
La capacité d'utiliser ce qui est à portée de main ;
Poids léger et portabilité.

Ces poêles faits maison ont commencé à gagner en popularité parmi ceux qui aiment passer la nuit dans les bois au coin du feu, en utilisant les dons de la terre et qui ne sont pas opposés à l'électricité gratuite.

Le module Peltier est également utilisé pour refroidir les cartes informatiques : l'élément est connecté à la carte et dès que la température devient supérieure à la température admissible, il commence à refroidir les circuits. D'une part, un espace d'air froid pénètre dans l'appareil, d'autre part, un espace chaud. Le modèle 50X50X4mm (270w) est populaire. Vous pouvez acheter un tel appareil dans un magasin ou le fabriquer vous-même.

D'ailleurs, connecter un stabilisateur à un tel élément vous permettra d'obtenir un excellent chargeur pour appareils électroménagers en sortie, et pas seulement un module thermique.

Pour fabriquer un élément Peltier à la maison, vous devez prendre :

Conducteurs bimétalliques (environ 12 pièces ou plus);
Deux plaques en céramique ;
Câbles ;
Fer à souder.

Le schéma de fabrication est le suivant : les conducteurs sont soudés et placés entre les plaques, après quoi ils sont solidement fixés. Dans ce cas, vous devez vous souvenir des fils, qui seront ensuite connectés au convertisseur de courant.

Le domaine d'utilisation d'un tel élément est très diversifié. Comme l'un de ses côtés a tendance à refroidir, à l'aide de cet appareil, vous pouvez fabriquer un petit réfrigérateur de voyage ou, par exemple, un climatiseur automatique.

Mais, comme tout appareil, ce thermoélément a ses avantages et ses inconvénients. Les avantages incluent :

Format compact;
La capacité de travailler avec des éléments de refroidissement ou de chauffage ensemble ou séparément ;
Fonctionnement silencieux, pratiquement silencieux.

Inconvénients :

La nécessité de contrôler la différence de température ;
Consommation d'énergie élevée;
Faible niveau d'efficacité à un coût élevé.

Générateur maison simple

Malgré le fait que ces appareils ne soient pas populaires actuellement, sur ce moment Il n'y a rien de plus pratique qu'un groupe électrogène, qui, en voyage, est tout à fait capable de remplacer une cuisinière électrique, une ampoule d'éclairage, ou d'aider, si la charge d'un téléphone portable est cassée, à alimenter la vitre électrique. Une telle électricité aidera à la maison en cas de panne de courant. On peut l'obtenir gratuitement, pourrait-on dire, pour un ballon.

Ainsi, pour fabriquer un générateur thermoélectrique, vous devez préparer :

Régulateur de tension;
Fer à souder;
N'importe qui;
radiateurs de refroidissement;
Pâte thermique;
Éléments chauffants Peltier.

Assemblage de l'appareil :

Tout d'abord, le corps de l'appareil est fabriqué, qui devrait être sans fond, avec des trous en bas pour l'air et en haut avec un support pour le conteneur (bien que cela ne soit pas nécessaire, car le générateur peut ne pas fonctionner sur l'eau) ;
Ensuite, un élément Peltier est fixé au corps et un radiateur de refroidissement est fixé à son côté froid à travers de la pâte thermique ;
Ensuite il faut souder le stabilisateur et le module Peltier, selon leurs pôles ;
Le stabilisateur doit être très bien isolé pour empêcher l'humidité d'entrer;
Il reste à vérifier son travail.

Soit dit en passant, s'il n'y a aucun moyen d'obtenir un radiateur, vous pouvez utiliser un refroidisseur d'ordinateur ou un générateur de voiture à la place. Rien de terrible ne se produira d'un tel remplacement.

Le stabilisateur peut être acheté avec un indicateur à diode qui donnera un signal lumineux lorsque la tension atteint la valeur spécifiée.

Un tel générateur de chaleur chauffe pendant environ 30 secondes, mais en même temps, la tension consommée par celui-ci atteint déjà plusieurs volts. Après quelques minutes de préchauffage, le générateur sera prêt à l'emploi.

Thermocouple DIY: caractéristiques du processus

Qu'est-ce qu'un thermocouple ? Un thermocouple est un circuit électrique composé de deux éléments différents avec un contact électrique.

Le thermoFEM d'un thermocouple avec une différence de température de 100 degrés sur ses bords est d'environ 1 mV. Pour le rendre plus haut, plusieurs thermocouples peuvent être connectés en série. Vous obtiendrez une thermopile dont la thermoFEM sera égale à la somme totale de la FEM des thermocouples qu'elle contient.

Le processus de fabrication d'un thermocouple est le suivant :

Une forte connexion de deux matériaux différents est créée ;
Une source de tension est prise (par exemple, batterie de voiture) et des fils de différents matériaux pré-torsadés en un faisceau sont connectés à une extrémité de celui-ci ;
A ce moment, une mine connectée au graphite doit être amenée à l'autre extrémité (une tige de crayon ordinaire convient ici).

D'ailleurs, il est très important pour la sécurité de ne pas travailler sous haute tension ! L'indicateur maximum à cet égard est de 40-50 Volts. Mais il vaut mieux commencer par des petites puissances de 3 à 5 kW, en les augmentant progressivement.

Il existe également une méthode "à l'eau" pour créer un thermocouple. Elle consiste à assurer le chauffage des fils connectés de la future structure avec une décharge d'arc, qui apparaît entre eux et une forte solution d'eau et de sel.

Au cours d'une telle interaction, les vapeurs "d'eau" maintiennent les matériaux ensemble, après quoi le thermocouple peut être considéré comme prêt. Dans ce cas, le diamètre avec lequel le produit est fourni est important.

Il ne doit pas être trop gros.

Électricité gratuite de vos propres mains (vidéo)

Obtenir de l'électricité gratuite n'est pas aussi difficile qu'il y paraît. Grâce aux différents types de générateurs fonctionnant avec différentes sources, il n'est plus effrayant de rester sans lumière lors d'une panne de courant. Un peu d'habileté et vous avez déjà votre propre mini-station pour produire de l'électricité prête.

Source : http://6watt.ru/elektrosnabzhenie/besplatnoe-elektrichestvo

Module Peltier : caractéristiques techniques

Le convertisseur thermique (module Peltier) fonctionne selon le principe opposé à l'action d'un thermocouple - l'apparition d'une différence de température lorsqu'un courant électrique circule.

Comment fonctionne l'élément Peltier ?

Il est assez simple d'utiliser le module Peltier dont le principe est de dégager ou d'absorber de la chaleur au moment du contact de différents matériaux lorsqu'un courant le traverse. La densité du flux d'énergie des électrons avant et après le contact est différente.

S'il est moindre à la sortie, cela signifie que de la chaleur y est générée. Quand les électrons en contact sont décélérés champ électrique, ils transfèrent l'énergie cinétique au réseau cristallin, le chauffant. Si elles sont accélérées, la chaleur est absorbée.

Cela est dû au fait qu'une partie de l'énergie est prélevée sur le réseau cristallin et qu'il est refroidi.

Dans une large mesure, ce phénomène est inhérent aux semi-conducteurs, ce qui s'explique par la grande différence de charges.

Le module Peltier, dont l'application fait l'objet de notre revue, est utilisé pour créer des dispositifs de refroidissement thermoélectrique (TEM). Le plus simple d'entre eux consiste en deux semi-conducteurs de type p et n connectés en série par des contacts en cuivre.

Si les électrons passent du semi-conducteur "p" au "n", à la première jonction avec un pont métallique, ils se recombinent avec libération d'énergie.

Le passage suivant du semi-conducteur "p" au conducteur en cuivre s'accompagne du "tirage" des électrons à travers le contact par un champ électrique.

Ce processus absorbe l'énergie et refroidit la zone autour du contact. Les processus se déroulent de la même manière lors des transitions suivantes.

Lorsque les contacts chauffés et refroidis sont situés dans des plans parallèles différents, une mise en œuvre pratique de la méthode sera obtenue. Les semi-conducteurs sont fabriqués à partir de sélénium, de bismuth, d'antimoine ou de tellure. Le module Peltier accueille un grand nombre de thermocouples placés entre des plaques en céramique de nitrure ou d'alumine.

Facteurs affectant l'efficacité de la TEM

Force actuelle.
Le nombre de thermocouples (jusqu'à plusieurs centaines).
Types de semi-conducteurs.
Vitesse de refroidissement.

Il n'a pas encore été possible d'atteindre de grandes valeurs en raison d'un faible rendement (5-8%) et d'un coût élevé. Pour que le MET fonctionne correctement, il est nécessaire d'assurer une évacuation efficace de la chaleur du côté chauffé.

Cela crée des difficultés dans la mise en œuvre pratique de la méthode. Si vous inversez la polarité, les côtés froid et chaud s'inversent.

Avantages et inconvénients des modules

Le besoin de TEM est apparu avec l'émergence de dispositifs électroniques nécessitant des systèmes de refroidissement miniatures. Les avantages des modules sont les suivants :

compacité;
manque d'articulations mobiles;
Le principe de fonctionnement du module Peltier est réversible avec changement de polarité ;
connexions en cascade faciles pour une puissance accrue.

Le principal inconvénient du module est sa faible efficacité. Cela se manifeste par une consommation d'énergie élevée tout en obtenant l'effet de refroidissement requis. De plus, il a un coût élevé.

application TEM

Le module Peltier est principalement utilisé pour le refroidissement de microcircuits et de petites pièces. Les bases ont été posées pour le refroidissement des éléments d'équipements militaires :

microcircuits;
détecteurs infrarouges;
éléments laser;
générateurs à quartz.

Le module thermoélectrique Peltier a progressivement commencé à être utilisé dans appareils ménagers: pour créer des réfrigérateurs, des climatiseurs, des générateurs, des thermostats. Son objectif principal est de refroidir de petits objets.

Refroidissement du processeur

Les principaux composants des ordinateurs sont constamment améliorés, ce qui entraîne une augmentation de la production de chaleur. Avec eux, des systèmes de refroidissement sont développés en utilisant des technologies innovantes, avec des moyens de contrôle modernes.

Le module Peltier a trouvé une application dans ce domaine principalement dans le refroidissement des microcircuits et autres composants radio. Les refroidisseurs traditionnels ne peuvent pas faire face aux modes d'overclocking forcé des microprocesseurs.

Et l'augmentation de la fréquence des processeurs permet d'augmenter leurs performances.

L'augmentation de la vitesse du ventilateur produit beaucoup de bruit. Il est éliminé en utilisant un module Peltier dans un système de refroidissement combiné. De cette manière, les entreprises leaders ont rapidement maîtrisé la production de systèmes de refroidissement efficaces, très demandés.

La chaleur des processeurs est généralement évacuée par des refroidisseurs. Le flux d'air peut être aspiré de l'extérieur ou provenir de l'intérieur de l'unité centrale. le problème est que la température de l'air est parfois insuffisante pour la dissipation de la chaleur.

Par conséquent, le TEM a commencé à être utilisé pour refroidir le flux d'air entrant dans l'unité du système, augmentant ainsi l'efficacité de l'échange de chaleur.

Ainsi, le climatiseur intégré est un assistant du système de refroidissement informatique traditionnel.

Des radiateurs en aluminium sont montés des deux côtés du module. Du côté de la plaque froide, l'air est pompé pour le refroidissement vers le processeur. Après avoir absorbé la chaleur, un autre ventilateur la souffle à travers le dissipateur thermique de la plaque chauffante du module.

Le TEM moderne est contrôlé par un dispositif électronique avec un capteur de température, où le degré de refroidissement est proportionnel au chauffage du processeur.

L'activation du refroidissement des processeurs crée également quelques problèmes.

Les modules de refroidissement Peltier simples sont conçus pour un fonctionnement continu. Une faible consommation d'énergie réduit également la génération de chaleur, ce qui peut provoquer un refroidissement excessif de la puce et le gel ultérieur du processeur.
Si le fonctionnement de la glacière et du réfrigérateur n'est pas correctement coordonné, ce dernier peut passer en mode chauffage au lieu de refroidissement. Une chaleur supplémentaire entraînera une surchauffe du processeur.

Ainsi, les processeurs modernes nécessitent des technologies de refroidissement avancées avec un contrôle sur le fonctionnement des modules eux-mêmes. De tels changements de modes de fonctionnement ne se produisent pas avec les cartes vidéo, qui nécessitent également un refroidissement intensif. Par conséquent, TEM est idéal pour eux.

Réfrigérateur automatique bricolage

Au milieu du siècle dernier, l'industrie nationale a essayé de maîtriser la production de réfrigérateurs de petite taille basés sur l'effet Peltier. Les technologies existantes à l'époque ne le permettaient pas. Maintenant, le prix élevé est le principal moyen de dissuasion, mais les tentatives se poursuivent et le succès a déjà été obtenu ici.

La large production d'appareils thermoélectriques vous permet de créer de vos propres mains un petit réfrigérateur, pratique à utiliser dans les voitures. Sa base est un "sandwich", qui est fait de la manière suivante.

Une couche de pâte thermoconductrice de type KPT-8 est appliquée sur le radiateur supérieur et un module Peltier est collé sur une face de la surface céramique.
De même, un autre radiateur lui est fixé par le bas, conçu pour être placé dans la chambre de réfrigération.
L'ensemble de l'appareil est fortement compressé et séché en 4 à 5 heures.
Des refroidisseurs sont installés sur les deux radiateurs : celui du haut évacuera la chaleur et celui du bas égalisera la température dans la chambre du réfrigérateur.

Le corps du réfrigérateur est composé d'un joint d'isolation thermique à l'intérieur. Il est important qu'il se ferme hermétiquement. Vous pouvez utiliser une boîte à outils en plastique ordinaire pour cela.

L'alimentation 12 V est fournie par le système du véhicule. Elle peut également se faire à partir d'un secteur 220 V AC, avec une alimentation électrique. Le circuit de conversion AC-DC est le plus simple.

Il contient un pont redresseur et un condensateur de lissage des ondulations. Dans ce cas, il est important qu'à la sortie ils ne dépassent pas 5% de la valeur nominale, sinon l'efficacité de l'appareil diminue. Le module a deux bornes constituées de fils de couleur.

"Plus" est toujours connecté au rouge, "moins" au noir.

La puissance du TEM doit correspondre au volume de la box. Les 3 premiers chiffres du marquage indiquent le nombre de paires de micro-éléments semi-conducteurs à l'intérieur du module (49-127 et plus). L'intensité du courant est exprimée par les deux derniers chiffres du marquage (de 3 à 15 A). Si la puissance n'est pas suffisante, vous devez coller un autre module sur les radiateurs.

Noter! Si le courant dépasse la puissance de l'élément, il chauffera des deux côtés et tombera rapidement en panne.

Module Peltier : générateur d'énergie électrique

La TEM peut être utilisée pour produire de l'électricité. Pour ce faire, vous devez créer une différence de température entre les plaques et les thermocouples situés entre elles généreront un courant électrique.

Pour une utilisation pratique, vous avez besoin d'un TEM pour au moins 5 V. Ensuite, il sera possible de recharger un téléphone portable avec son aide. En raison du faible rendement du module Peltier, un convertisseur élévateur de tension CC est nécessaire. Pour construire le générateur, vous aurez besoin de :

2 modules Peltier TES1-12705 avec une taille de plaque de 40x40 mm;
convertisseur EK-1674 ;
plaques d'aluminium de 3 mm d'épaisseur;
un pot pour l'eau;
colle résistante à la chaleur.

Deux modules sont placés entre les plaques sur de la colle, puis toute la structure est fixée au fond de la casserole. Si vous le remplissez d'eau et le mettez en feu, vous obtenez la différence de température requise, ce qui génère une CEM d'environ 1,5 V. En connectant les modules à un convertisseur élévateur, vous pouvez augmenter la tension à 5 V requise pour charger la batterie du téléphone.

Plus la différence de température entre l'eau et la plaque chauffante inférieure est grande, plus le générateur est efficace. Il faut donc essayer de réduire l'échauffement de l'eau de différentes manières : la faire couler, la remplacer plus souvent par de l'eau douce, etc.

Un moyen efficace d'augmenter la différence de température consiste à mettre en cascade les modules lorsqu'ils sont superposés.

L'augmentation des dimensions globales du dispositif permet de placer plus d'éléments entre les plaques et augmente ainsi la puissance globale.

La capacité du générateur sera suffisante pour charger de petites batteries, faire fonctionner des lampes LED ou un récepteur radio. Noter! Pour créer des thermogénérateurs, vous aurez besoin de modules capables de fonctionner à 300-400 0С ! Les autres ne conviennent que pour des tests d'essai.

Contrairement à d'autres moyens alternatifs de production d'électricité, ils peuvent fonctionner pendant la conduite, si vous créez quelque chose comme un chauffage catalytique.

Modules Peltier domestiques

Les TEM de leur propre production sont apparus sur le marché il n'y a pas si longtemps. Ils sont très fiables et ont de bonnes performances. Le module Peltier, très demandé, a des dimensions de 40x40 mm. Il est conçu pour un courant maximum de 6 A et des tensions jusqu'à 15 V.

Le module Peltier domestique peut être acheté pour un petit prix. Avec une consommation électrique de 85 W, il crée une différence de température de 60°C. Associé à un refroidisseur, il est capable de protéger le processeur de la surchauffe avec une dissipation de puissance de 40 watts.

Caractéristiques des modules des entreprises leaders

Les appareils étrangers sont présentés sur le marché dans une plus grande variété. Pour protéger les processeurs des grandes entreprises, le module Peltier est utilisé comme un réfrigérateur PAX56B, dont le prix, complet avec un ventilateur, est de 35 $.

Avec des dimensions de 30x30 mm, il maintient une température de processeur ne dépassant pas 63°C avec une puissance allouée de 25 watts. Une tension de 5 V est suffisante pour l'alimentation et le courant ne dépasse pas 1,5 A.

Le module Peltier PA6EXB est bien adapté pour refroidir le processeur, fournissant régime de température avec une puissance de dissipation de 40 watts. La surface de son module est de 40x40 mm et la consommation de courant peut atteindre 8 A. En plus des dimensions impressionnantes - 60x60x52,5 mm (avec le ventilateur) - l'appareil nécessite un espace libre autour de lui. Son prix est de 65 $.

Lorsqu'un module Peltier est utilisé, ses caractéristiques techniques doivent correspondre aux besoins des appareils refroidis. Il est inacceptable qu'ils aient une température trop basse. Cela peut entraîner une condensation d'humidité, ce qui peut nuire à l'électronique.

Les modules pour la fabrication de générateurs, tels que TES1-12706, TES1-12709, diffèrent par une puissance plus élevée - 72 W et 108 W, respectivement. Ils se distinguent par leurs marquages, qui sont toujours appliqués sur la face chaude.

La température maximale admissible du côté chaud est de 150-160 ° C. Plus la différence de température entre les plaques est grande, plus la tension de sortie est élevée.

L'appareil fonctionne à une différence de température maximale de 600 ° C.

Vous pouvez acheter un module Peltier à peu de frais - environ 10 $ ou moins par pièce, si vous recherchez bien. Assez souvent, les vendeurs gonflent considérablement les prix, mais vous pouvez le trouver plusieurs fois moins cher si vous l'achetez lors d'une vente.

Conclusion

L'effet Peltier est actuellement utilisé dans la création de petits réfrigérateurs requis par la technologie moderne. La réversibilité du procédé permet de fabriquer des microcentrales électriques, très demandées pour recharger les batteries des appareils électroniques.

Contrairement à d'autres sources d'énergie alternatives, elles peuvent être utilisées pendant la conduite si un chauffage catalytique est installé.

Un peu de théorie.

Élément unique module thermoélectrique (TEM) est un thermocouple composé de deux éléments différents avec une conductivité de type p et n. Les éléments sont reliés entre eux à l'aide d'une plaque de connexion en cuivre. Les semi-conducteurs à base de bismuth, tellure, antimoine et sélénium sont traditionnellement utilisés comme matériau des éléments.

Module thermoélectrique (élément Peltier) est un ensemble de thermocouples connectés électriquement, généralement en série. Dans un module thermoélectrique standard, des thermocouples sont placés entre deux plaques céramiques plates à base d'oxyde ou de nitrure d'aluminium. Le nombre de thermocouples peut varier sur une large plage - des unités à des centaines de paires, ce qui permet de créer un TEM de presque n'importe quelle capacité de réfrigération - des dixièmes à des centaines de watts.

Lorsqu'un courant électrique continu traverse le module thermoélectrique, une différence de température se forme entre ses côtés - un côté (froid) est refroidi et l'autre (chaud) est chauffé. Si une évacuation efficace de la chaleur est fournie du côté chaud du TEM, par exemple à l'aide d'un radiateur, alors du côté froid, vous pouvez obtenir une température inférieure de plusieurs dizaines de degrés à la température ambiante. Le degré de refroidissement sera proportionnel à la quantité de courant. Lorsque la polarité du courant est inversée, les côtés chaud et froid sont inversés.

S'entraîner.

Les éléments Pelte sont largement utilisés dans les systèmes de refroidissement. Mais peu de gens connaissent leur autre propriété - produire de l'énergie. Ce travail de laboratoire est consacré à l'étude de ces capacités.

Élément de 50 * 50 mm, installé entre deux barres en aluminium. Auparavant, leurs surfaces sont rodées et lubrifiées avec de la pâte KPT. Des trous traversants ont été percés dans l'une des barres, à travers lequel un tube de cuivre a été passé, pour le refroidissement par eau. Voici ce qui s'est passé :

Nous connectons l'eau au refroidisseur d'un côté Élément Peltier, et mettez l'autre sur le brûleur. Nous connectons une ampoule 10W 6 volts à la sortie de l'élément. Résultat - notre générateur fonctionne !

L'expérience prouve que l'élément Peltier produit bien de l'électricité. La lumière est assez vive, la tension est d'environ 4,5 volts.

Chauffer jusqu'à 160 degrés n'était pas optimal, à 120 degrés le résultat n'était que 10 % pire.

La température du liquide de refroidissement à la sortie est de dix degrés, à l'entrée d'un degré de moins. A en juger par ces résultats, l'eau n'est pas si nécessaire pour le refroidissement ...

Avec de l'aide Éléments Peltier vous pouvez obtenir de l'électricité lors d'une expédition, d'un voyage de camping, d'un quartier d'hiver de chasse, en un mot, partout où vous en avez besoin. Naturellement, en présence de bois de chauffage ou d'un soleil éclatant, bien, et certainement d'ingéniosité.

Utilisation d'un module thermoélectrique.

Un tel générateur thermoélectrique est bien connu de ceux qui se souviennent des fermes d'État et des fermes collectives soviétiques. Ils disent que pendant la guerre, les Allemands ne pouvaient pas comprendre comment les partisans pouvaient diffuser des émissions de radio depuis une forêt assiégée pendant longtemps.

Oui, comme on dit - si nos scientifiques avaient été payés, ils auraient inventé l'iphone en 85 ! :-)

Réfrigérateur thermoélectrique

Réfrigérateur thermoélectrique (option 2)

Réfrigérateur thermoélectrique (option 3)

Refroidisseur de boissons en conserve

Refroidisseur d'eau potable

Climatiseur thermoélectrique pour la cabine KAMAZ

De l'eau est versée dans une telle "louche", mettez le feu et, s'il vous plaît, rechargez votre téléphone portable. Tout le secret est dans la journée, où Peltier est "enterré"

Regardons de plus près cette conception.

Actuellement, il existe un intérêt croissant pour l'utilisation de modules générateurs thermoélectriques dans les appareils électroménagers. Il s'agit tout d'abord de la possibilité d'alimenter les consommateurs d'électricité de faible puissance - radios, téléphones portables et satellites, ordinateurs portables, automatismes, etc. à partir des sources de chaleur disponibles. Un générateur thermoélectrique, dans lequel il n'y a pas de pièces rotatives, frottantes et autres pièces d'usure, vous permet de recevoir directement de l'électricité à partir de n'importe quelle source de chaleur : gaz d'échappement des moteurs à combustion interne, eau chaude provenant de sources géothermiques, chaleur résiduelle des centrales thermiques, etc. . Guidé par l'expérience acquise dans la création de générateurs thermoélectriques industriels (TEG) de différentes puissances - de plusieurs watts à plusieurs kilowatts, le KRYOTHERM IAP a démarré la production en série de TEG domestiques d'une puissance nominale de 8 W. Structurellement, le générateur se présente sous la forme d'un seau en aluminium d'un volume interne d'environ 1 litre, au fond duquel sont installés des modules générateurs fabriqués par IPF Kriotherm.

La différence de température nécessaire au fonctionnement du générateur est obtenue lorsque la poche est chauffée, par exemple, par une flamme de feu. L'eau chauffée à l'intérieur de la louche peut être utilisée pour la cuisson ou à d'autres fins. Ce générateur est principalement destiné à être utilisé dans des endroits éloignés et inaccessibles pour recharger les batteries des équipements individuels de communication et de navigation, l'éclairage, etc. Il est indispensable pour les chasseurs, les touristes, les marins, les employés des secours et des services spéciaux qui sont obligés de rester longtemps à l'écart des sources d'alimentation centrale.

L'avantage du générateur est son faible poids et volume, sa puissance générée spécifique élevée, sa fonctionnalité et sa haute fiabilité. La conception du générateur exclut la possibilité de surchauffe s'il est utilisé correctement. En option supplémentaire au générateur, un régulateur de tension par paliers avec des plages de 3V - 6V - 9V -12V et des adaptateurs pour chargeurs sont proposés.

GÉNÉRATEUR THERMOÉLECTRIQUE MÉNAGER 1TG-8

Fiche technique

Poids sans liquide, kg, pas plus de 0,55

Dimensions hors tout, mm

sans poignée 250х130х110 ? 123, h = 100

De nombreux électriciens s'intéressent à une question très populaire - comment obtenir une petite quantité d'électricité de manière autonome et gratuite. Très souvent, par exemple, lors de sorties à la campagne ou en randonnée, il y a un manque catastrophique de prise pour recharger le téléphone ou allumer la lampe. Dans ce cas, un module thermoélectrique fait maison, assemblé sur la base d'un élément Peltier, vous aidera. À l'aide d'un tel appareil, vous pouvez générer un courant avec une tension allant jusqu'à 5 volts, ce qui est largement suffisant pour charger l'appareil et connecter une lampe en cas d'urgence. Ensuite, nous vous expliquerons comment fabriquer un générateur thermoélectrique de vos propres mains, en fournissant une classe de maître simple en images et avec des exemples vidéo !

En bref sur le principe d'action

Pour qu'à l'avenir vous compreniez pourquoi certaines pièces sont nécessaires lors de l'assemblage d'un générateur thermoélectrique maison, parlons d'abord du dispositif de l'élément Peltier et de son fonctionnement. Ce module se compose de semi-conducteurs connectés en série - jonctions pn situées entre des plaques en céramique, comme le montre l'image ci-dessous.

Lorsqu'un courant électrique traverse un tel circuit, l'effet Peltier se produit - un côté du module chauffe et l'autre se refroidit. Pourquoi en avons-nous besoin? Tout est très simple, cet effet fonctionne dans le sens opposé: si un côté de la plaque est chauffé et l'autre est refroidi, vous pouvez obtenir de l'électricité à basse tension et à intensité de courant. Un énorme avantage cette méthode dans le fait que vous pouvez utiliser n'importe quelle source de chaleur, que ce soit un feu, une tasse chaude avec de l'eau bouillante, une cuisinière réfrigérante, etc. Pour le refroidissement, vous pouvez utiliser de l'air ou, pour des options plus puissantes, de l'eau ordinaire, que l'on trouvera à coup sûr même lors d'une randonnée. Ensuite, nous nous tournons vers des classes de maître qui montreront clairement quoi et comment fabriquer un générateur thermoélectrique de nos propres mains.

Atelier de montage

Nous avons une instruction très détaillée et en même temps simple pour assembler un générateur d'électricité fait maison basé sur un mini-four et un élément Peltier. Il sera utile à tous les voyageurs en randonnée. Tout d'abord, vous devez préparer le matériel suivant :

L'élément Peltier lui-même avec les paramètres : courant maximum 10 A, tension 15 Volts, dimensions 40 * 40 * 3,4 mm. Marquage - TEC 1-12710.
Une vieille alimentation électrique qui ne fonctionne pas à partir d'un ordinateur (à partir de là, vous n'avez besoin que d'un boîtier en métal).
Stabilisateur de tension, avec les éléments suivants caractéristiques techniques: tension d'entrée 1-5 volts, sortie - 5 volts. Dans cette instruction d'assemblage d'un générateur thermoélectrique, un module avec une sortie USB est utilisé, ce qui simplifiera et sécurisera le processus de recharge d'un téléphone ou d'une tablette moderne. Cette pièce peut être achetée dans un magasin de radio ou en ligne.
Radiateur. Vous pouvez le retirer du processeur immédiatement avec un refroidisseur (ventilateur), comme indiqué sur la photo.
Pâte thermique, vendue dans un magasin d'informatique.

Après avoir préparé tous les matériaux, vous pouvez procéder à la fabrication de l'appareil de vos propres mains. Donc, pour vous expliquer plus clairement comment fabriquer vous-même un générateur, nous proposons une classe de maître étape par étape avec des images et une explication détaillée :

Le générateur thermoélectrique fonctionne de la manière suivante : à l'intérieur du four, vous remplissez du bois de chauffage, des petits copeaux, les allumez et attendez quelques minutes jusqu'à ce qu'un des côtés du thermoélément se réchauffe. En parallèle, vous pouvez faire bouillir de l'eau sur la grille. Pour recharger le téléphone, il faut que la différence entre les températures des différents côtés soit d'environ 100 ° C. Si la partie de refroidissement (radiateur) chauffe, il faudra la refroidir - versez doucement de l'eau dessus, mettez une tasse de liquide, glace, etc. dessus. Il est préférable de monter le radiateur de manière à ce que ses ailettes soient verticales, cela améliore le transfert de chaleur vers l'air.

Et voici une vidéo qui montre clairement comment fonctionne un générateur électrique au bois fait maison :

Produire de l'électricité à partir du feu

Vous pouvez également installer un ventilateur d'ordinateur sur le côté froid de l'appareil, ce qui modifiera légèrement son design. Regardons de plus près cette option :

Dans ce cas, le refroidisseur consommera une petite fraction de la puissance du groupe électrogène, mais au final, le système fonctionnera avec un rendement plus élevé. En plus de la recharge téléphonique, le module Peltier peut être utilisé comme source d'électricité pour une lampe de poche, ce qui est une option tout aussi utile pour un générateur. Une autre caractéristique de cette conception est la possibilité de régler la hauteur au-dessus du feu. Pour ce faire, l'auteur utilise une partie d'un CD-ROM (une des photos montre clairement comment vous pouvez faire une structure vous-même).

Si vous fabriquez un générateur thermoélectrique de vos propres mains en utilisant cette technique, vous pouvez avoir jusqu'à 8 volts de tension en sortie. Par conséquent, pour recharger le téléphone, vous devez connecter un convertisseur abaisseur, ce qui rendra 5 V stable. à la sortie.

Les équipements de réfrigération sont devenus tellement ancrés dans notre vie qu'il est même difficile d'imaginer comment il était possible de s'en passer. Mais les conceptions de réfrigérant classiques ne conviennent pas à une utilisation mobile, comme un sac isotherme de voyage.

Pour cela, on utilise des installations dont le principe de fonctionnement est basé sur l'effet Peltier. Parlons brièvement de ce phénomène.

Ce que c'est?

Ce terme désigne un phénomène thermoélectrique découvert en 1834 par le naturaliste français Jean-Charles Peltier. L'essence de l'effet réside dans la libération ou l'absorption de chaleur dans la zone où des conducteurs dissemblables sont en contact, à travers laquelle passe un courant électrique.

Conformément à la théorie classique, il existe l'explication suivante du phénomène : un courant électrique transporte des électrons entre les métaux, ce qui peut accélérer ou ralentir leur mouvement, selon la différence de potentiel de contact dans des conducteurs constitués de matériaux différents. En conséquence, avec une augmentation de l'énergie cinétique, il est converti en chaleur.

Sur le deuxième conducteur, le processus inverse est observé, nécessitant un réapprovisionnement en énergie, conformément à la loi fondamentale de la physique. Ceci est dû à la fluctuation thermique, qui provoque le refroidissement du métal à partir duquel le deuxième conducteur est constitué.

Les technologies modernes permettent de fabriquer des éléments-modules semi-conducteurs avec un effet thermoélectrique maximal. Il est logique de parler brièvement de leur conception.

Appareil et principe de fonctionnement

Les modules modernes représentent une structure constituée de deux plaques isolantes (généralement en céramique), avec des thermocouples connectés en série entre eux. Un schéma simplifié d'un tel élément peut être trouvé dans la figure ci-dessous.

Légende:

A - contacts pour la connexion à une source d'alimentation;
B - surface chaude de l'élément;
C - côté froid ;
D - conducteurs en cuivre;
E - semi-conducteur à jonction p;
F est un semi-conducteur de type n.

La conception est faite de telle manière que chaque côté du module entre en contact p-n ou transitions n-p(selon la polarité). Contacts p-n chauffer, n-p - refroidir (voir Fig. 3). En conséquence, il existe une différence de température (DT) sur les côtés de l'élément. Pour l'observateur, cet effet ressemblera au transfert d'énergie thermique entre les côtés du module. Il est à noter qu'un changement de polarité de l'alimentation entraîne une modification des surfaces chaudes et froides.

Riz. 3. A - côté chaud du thermoélément, B - côté froid

Caractéristiques

Les caractéristiques des modules thermoélectriques sont décrites par les paramètres suivants :

capacité de refroidissement (Q max), cette caractéristique est déterminée en fonction du courant maximal admissible et de la différence de température entre les côtés du module, mesurée en watts ;
la différence de température maximale entre les côtés de l'élément (DT max), le paramètre est donné pour des conditions idéales, l'unité de mesure est le degré ;
intensité de courant admissible requise pour assurer la différence de température maximale - I max;
la tension maximale U max nécessaire pour que le courant I max atteigne la différence crête DT max ;
résistance interne du module - Résistance, indiquée en Ohms ;
coefficient d'efficacité - COP (abréviation de l'anglais - coefficient de performance), en fait, c'est l'efficacité de l'appareil, montrant le rapport de la puissance de refroidissement à la puissance consommée. Pour les éléments peu coûteux, ce paramètre est compris entre 0,3 et 0,35, pour les modèles plus coûteux, il approche 0,5.

Marquage

Considérons comment l'étiquetage typique des modules est déchiffré à l'aide de l'exemple de la figure 4.

Fig 4. Module Peltier marqué TEC1-12706

La notation est divisée en trois groupes significatifs :

Désignation de l'élément. Les deux premières lettres sont toujours inchangées (TE), elles disent qu'il s'agit d'un thermoélément. Le suivant indique la taille, il peut y avoir les lettres "C" (standard) et "S" (petit). Le dernier nombre indique combien de couches (cascades) il y a dans l'élément.
Le nombre de thermocouples dans le module montré sur la photo est de 127.
La valeur du courant nominal en Ampères, nous avons - 6 A.

Le marquage des autres modèles de la série TEC1 se lit de la même manière, par exemple : 12703, 12705, 12710, etc.

Application

Malgré leur efficacité plutôt faible, les éléments thermoélectriques sont largement utilisés dans les appareils de mesure, d'informatique et ménagers. Les modules sont un élément de travail important des appareils suivants :

unités de réfrigération mobiles;
petits générateurs pour produire de l'électricité;
systèmes de refroidissement dans les ordinateurs personnels;
refroidisseurs pour l'eau de refroidissement et de chauffage;
déshumidificateurs, etc.

Donnons des exemples détaillés d'utilisation de modules thermoélectriques.

Réfrigérateur sur éléments Peltier

Les unités de réfrigération thermoélectriques ont des performances nettement inférieures à celles de leurs homologues à compresseur et à absorption. Mais ils présentent des avantages non négligeables, ce qui rend conseillé de les utiliser sous certaines conditions. Ces avantages comprennent :

simplicité de conception;
résistance aux vibrations;
l'absence d'éléments mobiles (à l'exception du ventilateur soufflant sur le radiateur) ;
faible niveau de bruit ;
petite taille;
la capacité de travailler dans n'importe quel poste;
longue durée de vie;
faible consommation d'énergie.

Ces caractéristiques sont idéales pour les installations mobiles.

Élément Peltier comme générateur d'électricité

Les modules thermoélectriques peuvent fonctionner comme des générateurs d'électricité si l'un de leurs côtés est forcé de chauffer. Plus la différence de température entre les côtés est importante, plus le courant généré par la source est élevé. Malheureusement, la température maximale pour le thermogénérateur est limitée, elle ne peut pas être supérieure au point de fusion de la soudure utilisée dans le module. La violation de cette condition entraînera la défaillance de l'élément.

Pour la production en série de thermogénérateurs, des modules spéciaux à soudure réfractaire sont utilisés; ils peuvent être chauffés à une température de 300 ° C. Dans les éléments ordinaires, par exemple, TEC1 12715, la limite est de 150 degrés.

L'efficacité de tels dispositifs étant faible, ils ne sont utilisés que dans les cas où il n'est pas possible d'utiliser une source d'énergie électrique plus efficace. Néanmoins, les thermogénérateurs de 5 à 10 W sont demandés par les touristes, les géologues et les habitants des zones reculées. De grandes et puissantes installations fixes alimentées par du carburant à haute température sont utilisées pour alimenter les appareils des unités de distribution de gaz, les équipements des stations météorologiques, etc.

Pour refroidir le processeur

Relativement récemment, ces modules ont commencé à être utilisés dans les systèmes de refroidissement du processeur pour les ordinateurs personnels. Compte tenu de la faible efficacité des thermoéléments, les avantages de telles conceptions sont plutôt douteux. Par exemple, pour refroidir une source de chaleur de 100 à 170 W (convient à la plupart des modèles modernes CPU), vous devrez dépenser 400-680 W, ce qui nécessite l'installation d'une alimentation puissante.

Le deuxième écueil est qu'un processeur non chargé émettra moins d'énergie thermique, et le module pourra le refroidir moins que le point de rosée. En conséquence, de la condensation commencera à se former, ce qui est garanti pour endommager l'électronique.

Ceux qui décident de créer eux-mêmes un tel système devront effectuer une série de calculs pour sélectionner la puissance du module pour un modèle de processeur spécifique.

Sur la base de ce qui précède, l'utilisation de ces modules comme système de refroidissement du processeur n'est pas rentable ; en outre, ils peuvent entraîner une défaillance de l'équipement informatique.

La situation est complètement différente avec les appareils hybrides, où des modules thermiques sont utilisés conjointement avec un refroidissement par eau ou par air.

Les systèmes de refroidissement hybrides se sont avérés efficaces, mais leur coût élevé limite leur base de fans.

Climatiseur sur éléments Peltier

Théoriquement, un tel dispositif sera structurellement beaucoup plus simple que les systèmes de climatisation classiques, mais tout dépend de faibles performances. C'est une chose de refroidir un petit volume d'une chambre frigorifique, et une autre de refroidir une pièce ou l'intérieur d'une voiture. Les climatiseurs basés sur des modules thermoélectriques consommeront plus d'électricité (3 à 4 fois) que les équipements fonctionnant au réfrigérant.

Quant à l'utilisation comme système de climatisation automobile, la puissance du générateur standard ne sera pas suffisante pour le fonctionnement d'un tel appareil. Son remplacement par des équipements plus performants entraînera une consommation de carburant importante, ce qui n'est pas rentable.

Des discussions sur ce sujet surviennent périodiquement dans des forums thématiques et diverses conceptions faites maison sont envisagées, mais un prototype fonctionnel à part entière n'a pas encore été créé (à part un climatiseur pour un hamster). Il est tout à fait possible que la situation change lorsque des modules avec une efficacité plus acceptable deviennent largement disponibles.

Pour l'eau de refroidissement

L'élément thermoélectrique est souvent utilisé comme refroidisseur pour les refroidisseurs d'eau. La structure comprend : un module de refroidissement, un contrôleur thermostaté et un réchauffeur. Une telle mise en oeuvre est beaucoup plus simple et moins chère que le circuit compresseur ; de plus, elle est plus fiable et plus facile à exploiter. Mais il y a aussi certains inconvénients :

l'eau ne refroidit pas en dessous de 10-12 ° С;
le refroidissement prend plus de temps qu'un analogue de compresseur, par conséquent, un tel refroidisseur ne convient pas à un bureau avec un grand nombre de travailleurs ;
l'appareil est sensible à la température extérieure, dans une pièce chaude l'eau ne sera pas refroidie à la température minimale ;
L'installation dans des pièces poussiéreuses n'est pas recommandée, car le ventilateur peut se boucher et le module de refroidissement tomber en panne.

Refroidisseur d'eau de bureau utilisant l'élément Peltier

Sécheur d'air basé sur des éléments Peltier

Contrairement à un climatiseur, la mise en place d'un déshumidificateur à base d'éléments thermoélectriques est tout à fait possible. La conception est assez simple et peu coûteuse. Le module de refroidissement abaisse la température du radiateur en dessous du point de rosée, de sorte que l'humidité contenue dans l'air traversant l'unité se dépose dessus. L'eau décantée est déversée dans un accumulateur spécial.

Malgré la faible efficacité, dans ce cas, l'efficacité de l'appareil est tout à fait satisfaisante.

Comment se connecter?

Il n'y aura aucun problème avec la connexion du module, les fils de sortie doivent être connectés pression constante, sa valeur est spécifiée dans la fiche technique de l'article. Le fil rouge doit être connecté au plus, le fil noir au moins. Attention! L'inversion de polarité inverse les surfaces refroidies et chauffées.

Comment vérifier le bon fonctionnement de l'élément Peltier ?

Le moyen le plus simple et le plus fiable est tactile. Il est nécessaire de connecter le module à une source de tension appropriée et de toucher ses différentes faces. Pour un élément utilisable, l'un d'eux sera plus chaud, l'autre plus froid.

Si une source appropriée n'est pas à portée de main, vous aurez besoin d'un multimètre et d'un briquet. Le processus de vérification est assez simple :

connecter les sondes aux bornes du module ;
nous apportons un briquet allumé sur l'un des côtés;
nous observons les lectures de l'appareil.

Dans le module de travail, lorsqu'un des côtés est chauffé, un courant électrique est généré, qui sera affiché sur l'écran de l'appareil.

Comment faire un élément Peltier de ses propres mains ?

Il est quasiment impossible de fabriquer un module maison à la maison, d'autant plus que cela n'a aucun sens, compte tenu de leur coût relativement faible (environ 4 à 10 $). Mais vous pouvez assembler un appareil qui vous sera utile en randonnée, par exemple un générateur thermoélectrique.

Pour stabiliser la tension, il est nécessaire d'assembler un simple convertisseur sur la puce IC L6920.

Une tension comprise entre 0,8 et 5,5 V est fournie à l'entrée d'un tel convertisseur. À la sortie, il fournira un 5 V stable, ce qui est suffisant pour recharger la plupart des appareils mobiles. Si un élément Peltier conventionnel est utilisé, il est nécessaire de limiter la plage de température de fonctionnement du côté chauffé à 150 ° C. Afin de ne pas s'embêter avec le suivi, il est préférable d'utiliser une bouilloire d'eau bouillante comme source de chaleur. Dans ce cas, l'élément est garanti de ne pas chauffer au-dessus de 100°C.