Generatore termoelettrico

La storia è semplice. Qualche tempo fa in casa ci fu un black out, e rimasi solo come un ....., al buoio, senza poter fare praticamente nulla. Così mentre cenavo accanto al camino e alle candele, ho meditato un pochino
In quella situazione l'unica energia di cui disponevo e che avrei potuto procurarmi facilmente era il calore del camino o di un bruciatore a gas, le batterie del cellulare e praticamente nient'altro.
Decisi di costruirmi un bel gruppo luce di emmergenza, quindi batterie piombo gel, circuiti per la carica e il controllo delle batterie e attivazione in caso di mancanza delle rete, e nel caso anche un buon inverter per alimentare almeno la tv o il pc. Mmmm, non mi piace, ma intanto mi son preso qualche led ad alta luminosità e un super led per fare qualche esperimento.

L'ideale sarebbe convertire direttamente il calore in elettricità, visto che si può procurare con facilità.
Stirling, generatori termoelettrici, e altro?!??!
Riguardo gli stirling, cerco per la rete qualche smanettone che abbia già fatto esperimenti, ma trovo soltanto gente a loro detta super esperta che però non ha mai costruito nulla.... E comunque il gioco non vale la candela, troppi casini per costruire un microgeneratore che probabilmente userò forse 1 volta ogni due tre anni

Cerco in giro generatori termoelettrici, ma costano uno sproposito per un'efficienza bassissima. Non mi piace.

Così ieri trovo una vecchia peltier che avevo in casa, e faccio qualche esperimentino. Un blocchetto di rame, da circa 1 cm di spessore, un dissipatore con ventola di un vecchio pc, e la cella in mezzo, sono sufficienti per far produrre alla peltier da 34W, 3V, 0,6A (1,8W), già ad una temperatura di 100°C!!!!! La potenza massima teorica di 3W e poco più invece, la raggiungo con circa 150°C, ottenendo intorno ai 3,5 V, e quasi un ampere!! (La temperatura della stanza era intorno ai 13 gradi)
COn questa misera cella posso quindi già alimentare 3 super led da 1W, senza alcun problema di pilotaggio visto che la tensione è già al valore giusto.
Non male no?
Per ora ho costruito una specie di piccolo prototipo alimentato con una bomboletta di gas da campeggio, se vi interessa vi posto qualche foto della schifezza
Ora aspetto un pò di peltier da oltre 80W, che dovrebbero dare circa 8W, e vediamo come vanno.

Ora vorrei costruire una piccola caldaia, per alimentare almeno una decina o più di celle, e studiare un sistema passivo per rafreddare le celle, se avete qualche consiglio vi ringrazio.

Mi sono accorto di avere dato dei dati un pò falsati, perchè ho fatto tutte le misure con il super led da 1W connesso.

Le ho rifatte ora, fresche fresche
T. amb. = 14,5°C
T1. cella = 150°C ca(misurati alla bene e meglio, le misure precedenti le ho fatte con un foro bello profondo nella piastra di rame)
T2 cella= boh non ho un secondo termometro, ma comunque bassa, al tatto è giusto tiepida (che misure scientifiche eh? :DDD)
V 6,00 Ca a vuoto
A 0,70 (in corto, con l'amperometro del tester connesso direttamente alla cella)
W 4,2

scende a 5.3 V, 0,65 A, sempre a vuoto, con il fornello regolato come penso di usarlo in pratica, temperatura 130°C ca.

Non c'è malaccio, non c'è proprio malaccio. Aspetto una cella un pò più grande e almeno 4 super led per la versione definitiva, le foto le posto più tardi, ora torno al lavoro che è meglio

Intanto pensa a qualche consiglio per i dissipatori e la caldaia per la versione grande:P Io pensavo a qualcosa a liquido ma semplice semplice.
Per quelli ad aria passivi avevo qualche libro che ne parlava ma chissà dov'è! Non vorrei usare ventole, ed è un pò un casino.

Per la versione "termo torcia" portatile, magari potrei usare una ventola che vada a 3-4 V ma la trovo? Rifaccio l'avvolgimento? Mmmmmm

MI dite come caricare le foto? Non riesco proprio.

Ok, eccola quà, che stupido, cercavo di inserire la foto con la risposta rapida :DD

Funziona proprio bene, ora c'è solo il problema di isolare per bene la camera, e trovare un dissipatore più grande.
L'isolamento mi serve perchè così com'è dal bruciatore sale molta aria calda che va a scaldare la parte fredda, credo sia per quello che senza ventola non funge.
Sapete di quanto aumenta la dissipazione una ventola montata su un dissipatore? Non riesco più a trovare neanche un dato.

Con questo che ho ora, dovrebbe essere da circa 50W, e riesce a stare praticamente a temperatura ambiente. Però la ventola si mangia 0.6W che su 4 sono troppi, e sopratutto non posso alimentarla direttamente, qualche consiglio??

Le peltier sono quelle placchette che si usano per raffreddare, sfruttano l'effetto peltier appunto, l'inverso dell'effetto seebak, in pratica una pompa di calore allo stato solido.
Si usano nei frighi portatili per auto, per raffreddare i ccd della macchine digitali astronomiche, per l'overclock dei processori.
Si trovano un pò avunque, io mi pare di averla presa alla esco, un negozio online di surplus e componenti nuovi, costa poco, intorno ai 15 euro.

Ehehehhe in effetti la birra l'ho notata dopo Sembra quasi una pubblicità eh eh
Il casino invece è di casa Vivo solo e ormai la casa somiglia molto più a un'officina, escudendo solo il bagno, soggiorno e cucina :DDD

Come costo, ho notato anche io che sono diminuite tantissimo nell'ultimo periodo, penso proprio per via del loro utilizzo nell'overclock. Comunque basta andare su ebay......
10 celle da 120W(ma in effetti molto meno), costano una trentina di euro.... tiè

Si comunque credo proprio che proverò con la cella laterale, oppure a coibentare per bene la camera così com'è, visto che ho usato lamiera da 3 mm, mi spaventa un pochino rifarla :DD Un casino assurdo per piegarla e saldarla.

Per il rendimento, non sembrano tanto male infondo. La mia è data per 33W utili, e ne consuma circa 60 a 15 V. Diciamo il 50% per refrigerazione.
In rete si dice che nel funzionamento inverso hanno un'eficienza del 10% rispetto all'utilizzo diretto, e dalle mie prove sembra essere vero, anzi pure un pò di più.
Sembrano quindi molto convenienti, rispetto a molte altre soluzioni,sopratutto per il costo, e per la facilità di procurarsi del calore. E oltretutto dovrebbero essere secondo me eterne, non vedo perchè dovrebbero consumarsi.

Alla faccia degli stirling, tiè!

L'unica difficoltà (mica tanto) pratica è quella di dissipare per bene la parte fredda. Intanto continuo con gli esperimenti.

E si, è proprio quello che pensavo io
Anzi, visto il costo per W, pensavo di usare solo questi moduli, certo è più difficile costruire un pannello per via del raffreddamento dell'altra faccia, ma considera che raggiungere 150° con un semplice fannello tipo quello dei solari termici è semplicissimo, si può fare per conto proprio, risparmiando e producendo un bel pò. E stiamo ad un costo per W di circa 0,3 euro..... Comincio anche io a pensare un pò più in grande, eh eh
Un pannellone da 1-2 KW e un pò di recupero dalle varie caldaie e camini in casa.
Mmmmm

L'unico mio problema è al solito l'inverter, ma sopratutto l'integrazione con l'impianto esistente, se risolvo questo a basso costo, comincio a pensarci seriamente.

Dimenticavo, poi ho anche misurato la temperatura del lato freddo. Si mantiene intorno ai 30 gradi anche con il fornello al massimo(sempre con la ventola accesa)
Quindi ora i dati sono più completi e ancora più interessanti, almeno per me.

Con un deltaT di 70° ottengo 2.8W, con 100° 3,5W ca, con 150W 4,2(tutte le misurazioni fatte a vuoto come le ultime). Salendo ancora con la temperatura, l'aumento è minimo, e sopratutto si rischia la cella, data per una temperatura massima di 125-150 gradi.

Dai su ragazzi! Non interessa a nessuno? A me mi sta intrigando non poco
A breve altre news.

Eh eh vedo che comincia a interessarti

Si anche dalle mie ricerche il rendimento delle peltier invertite dovrebbe essere del 4%, che sale a 5-6 per i moduli termoelettrici appositi, che resistono a temperature di 250°, ma costano moltissimo, non credo ne valga la pena.
Può sembrare basso, ma secondo l'applicazione sono più che ottime. Ad esempio un microgeneratore da 10-20W come serve a me, non credo si riuscirebbe a fare in altro modo, o se si pensa a recuperare calore da altri processi.
Considera che ho fatto l'esperimento con la fiammella di una semplice candela e la potenza fornita è stata di 2W!!!

A me sfugge una cosa però. Abbiamo detto che il rendimento è del 4%. Quindi significa che produrrà 4W se il flusso di calore che l'attraversa è di 100W giusto? Ora bisognerebbe capire quanta altra energia viene assorbita e non prodotta. Perchè se ad esempio fornendo 100 vengono fuori 80 all'altra faccia, posso mettere alcuni moduli in cascata, diminuendo l'energia sprecata dal bruciatore, giusto?

Per il prezzo rs è meglio non guardarlo, vedi su ebay, ho trovato una cella da 600W di consumo a poco prezzo! E' data per 25V 24A, e una potenza resa massima di 360W, secondo i miei dati empirici, dovrei riuscire a portarne fuori spero, 35-40W, e sopratutto con una tensione spero superiore ai 12V, posso così alimentare anche la ventolina, e ridurre lo spreco di energia del bruciatore. Che ne dici?

Ora sono molto indeciso, non so se prendere per ora 1-2 di queste grosse celle, o molte più piccole. Se riuscite a consigliarmi uno switching semplice e magari già pronto che possa elevare la tensione intorno ai 12V credo sceglierò la soluzione a più celle.
Ma c'è da dire che con le celle più potenti, ci si semplifica di molto tutto il montaggio, e la tensione dovrebbe stare già a livelli utilizzabili. Che consigli?

Beh si le tec cinesi non saranno professionali, ma per quello che ci devo fare vanno bene. E comunque visto il costo di quelle della rs, meglio puntare direttamente ai moduli termoelettrici appositi, che producono pure di più.

Grazie mi sembra un pò più chiaro. Pensandoci bene tutto il sistema non sembra poi tanto conveniente. Cerco di spiegarmi. Mettiamo il caso di utilizzare un sistema caldaia più convertitore termo-elettrico, stirling, teg, o altro.
Se ho un produzione di 40W, vuol dire che nel convertitore ho un flusso di 1000, il restante lo devo per forza dissipare per avere un certo delta T, per cui sto sprecando 1000 per avere solo 40, giusto?
Quindi ad esempio quella famosa caldaia stirling se produceva 1KW doveva per forza "bruciarne" molti di più soltanto per la parte elettrica, giusto?

A questo punto, se il ragionamento è giusto, usare una caldaia apposita per grossi impianti, non è per nulla conveniente. Comunque nel caso di recupero di calore di scarto o solare termico, la convenienza c'è di sicuro, visto il costo zero, e gli impianti già pronti.
Fila tutto liscio?



Ah! Intanto ho coibentato per bene la "caldaia", ho deciso di continuare a usare il sistema che ho pensato all'inizio e non un normale bruciatore e scambiatore di calore stile scaldabagno, per ridurre al minimo le perdite dallo scarico dei fumi.
Non so se si capisce dalla foto, ma in pratica la "caldaia" è un forno a gas simile a quello delle nostre cucine. Così le perdite dovrebbero essere molto poche, che ne pensi?