Электрогенератор дровяной: Мини электростанция KIBOR на дровах для дома и дачи в наличии купить в Москве.

Электрогенератор на дровах (электростанция): изготовление

Краткое содержание

• 1 Сфера применения
• 2 Особенности конструкции и принцип работы
• 3 Преимущества и недостатки
• 4 Изготовление генератора в домашних условиях
  • 4.1 Основная часть
  • 4.2 Электрическая часть
• 5 Критерии для выбора
• 6 Общие рекомендации
• 7 Видео: Как сделать электрогенератор

Для нас давно стало привычным использовать дрова для разведения костра или домашнего очага. И слышать о том, что горящие дрова могут помочь произвести электричество, довольно странно. Но, несмотря на это, современный рынок содержит большой выбор моделей электрогенераторов, которые в качестве топлива используют древесину.

Если вкратце, то мощность такого оборудования в среднем достигает 50 Вт, кроме этого, существуют более мощные установки, которые позволяют обеспечить оборудование более высокой мощности примерно до 100 Вт. Полный объем энергии наберется примерно через 10 минут, что достаточно быстро для такого типа оборудования. Для работы такого прибора разрешено использовать не только дерево, но и его аналоги.

Термоэлектрогенераторы на дровах
[ads-mob-1][ads-pc-1]

На сегодняшний день электрогенератор на дровах, используется достаточно широко, конечно, до крупных масштабов пока далеко, но даже это достижение означает очень многое.

Сфера применения

Если сравнивать данный электрогенератор с другими аналогичными устройствами, то он также подходит для выполнения двух основных задач:

• В случае нестабильной работы централизованной системы электроснабжения, отключения электроэнергии или в случае аварийной ситуации, устройство обеспечит резервный источник питания.
• Для оборудования небольшой мощности это устройство обеспечит постоянный источник питания.

Конечно, электрогенератор, используемый в качестве топлива дрова, не сможет в полной мере заменить монофункциональный автономный источник электроэнергии, но в домашнем хозяйстве, для обслуживания бытовых приборов, он вполне подойдет.

Переносной электрогенератор на дровах

Как вариант, его можно использовать, отправляясь на отдых, охоту или рыбалку. Для дачи этот генератор станет отличным решением, если дачный массив не подключен с централизованной системой электроснабжения.

Особенности конструкции и принцип работы

Принцип работы этого агрегата держится на элементе Пельтье, благодаря которому возможно получить электроэнергию посредством температуры. Этот элемент имеет керамическое покрытие, которое представляет собой изолятор для электричества. Одна сторона изолятора имеет свойство отдавать тепло, а другая, наоборот, поглощать. Внутренняя конструкция состоит из 1 проводника меди, и двух полупроводников типов P и N.

На выходе этот генератор выдает 12 В напряжения. Конечно, использование генератора с такой отдачей вряд ли сможет обеспечить ряд приборов даже бытового предназначения, но применив инвертор или конвертор, можно получить электрогенератор, который на выходе даст 220В.

Принцип работы электрогенератора на дровах

Кроме этого устройства, существует и другая разновидность, это электростанция автоматизированного типа. Этот тип более производительный, в качестве топлива тоже используется твердое топливо, получая в результате электроэнергию.

Работа электрогенератора достаточно простая, для этого потребуется соблюдение всех правил:

• Первое что нужно сделать, это заложить топливо в устройство и поджечь его. В результате горения происходит нагрев стенок печки и элемента Пельтье, который располагается на одной из стенок.
• Та сторона, которая расположена на радиаторе, будет постепенно подвергаться охлаждению, благодаря более низким уличным температурам. Мощность устройства будет больше, если разница температур будет больше. Самая большая производительность устройства будет достигнута, в случае повышения показателя температур до 100 градусов.
• Для охлаждения радиатора используют снег или воду. Как вариант можно перенести устройство на лед.
• Необходимо помнить о максимальных значениях температур и не превышать этих значений, иначе элемент Пельтье может сгореть.

Преимущества и недостатки

Если электрогенератор или электростанцию на дровах рассматривать более детально, то можно выделить один главный недостаток — это высокая стоимость. Хотя во время эксплуатации, средства, затраченные на приобретение, достаточно быстро окупаются, ведь основное топливо — это дерево, а оно значительно дешевле в отличие от бензина или дизельного топлива.

Плюсы использования дровяного электрогенератора

Но это не одно преимущества, это оборудование обладает несколькими преимуществами, в числе можно отметить:

• Способность обогрева помещения до 50 куб. м.
• Кроме основного предназначения, в выработке электричества и получения тепла, электрогенератор позволяет приготовить пищу.
• Компактные размеры. Что особенно актуально в процессе транспортировки.
• Долгий срок эксплуатации.
• Небольшой вес конструкции.
• Бесшумная работа.

Чем проще конструкция прибора, тем она надежнее, в плане износа. Под это правило попадает и электрогенератор, используемый дрова.

В промышленных масштабах изготовление таких агрегатов появилось не так давно, поэтому цена на них достаточно высокая, что подтолкнуло умельцев к изготовлению генераторов в домашних условиях.

Изготовление генератора в домашних условиях

Элемент Пельтье используемый в электрогенераторах

Основной прибор, который понадобится, это элемент Пельтье, его можно приобрести или изъять из портативного холодильника. Кроме него, необходимо подготовить и другие детали:

Набор инструментов для электропайки

• стабилизатор напряжения,
• металл для корпуса
• радиатор охлаждения и кулер;
• термопаста;
• инструмент – заклепочник,
• ножницы по металлу,
• дрель;
• паяльник;
• клёпки.

Основная часть

Корпус — он выглядит в виде банки без дна, квадратной формы. Снизу располагаются отверстия для поступления воздуха, сверху находится подставка, на которой будет расположена емкость для воды.

С одного бока закрепляют элемент Пельтье, а к его холодной стороне, с помощью термопасты, прикрепляют радиатор.

Электрическая часть

Оптимальным вариантом будет, если вы нашли стабилизатор в одном корпусе с USB гнездом. Это позволит одновременно выполнять несколько функций: готовить еду и заряжать различные устройства. Для этого необходимо выполнить условие, при котором генерируемое элементом Пельтье электричество, будет подаваться на разъем USB.

Этот стабилизатор спаивают вместе с элементом Пельтье, основываясь на полюса. Для избежания попадания влаги внутрь прибора, его очень тщательно изолируют.

Критерии для выбора

Если вы все-таки решили приобрести агрегат, то вам понадобятся некоторые критерии, на которые вы сможете опираться при выборе.

Выбор упрощается тем, что для домашнего использования подходят только печи-генераторы, а для промышленного использования берут крупногабаритные электростанции. Обычно мощность таких станций варьируется от 100–200 кВт.

Выбирая устройство, обратите внимание на то, какую площадь, оно будет обслуживать, и на какую мощность нужно рассчитывать.

Схема работы электрогенератора с элементом Пельтье

Чтобы рассчитать количество необходимого топлива, потребуется спланировать степень эффективности и использования агрегата, от этих показателей будет зависеть объем контейнера для дров.

Общие рекомендации

Для эффективного использования этого устройства вам помогут несколько рекомендаций:

Для поддержания высокой температуры потребуется контролировать степень прогорания топлива. Функцию, для автономной подачи топлива, эти генераторы не имеют.
Этот вид электрогенератора должен быть оборудован дымоходом, для удаления продуктов горения.

[ads-pc-2][ads-mob-2]

Видео: Как сделать электрогенератор

Сергей

[email protected]

| + posts

Главный редактор сайта. Профессиональный печник со стажем 8 лет.

особенности газогенераторной электростанции, изготовление прибора своими руками

Современный рынок предлагает большое количество различных отопительных приборов. Но в последнее время огромной популярностью пользуются электрогенераторы на дровах. Своими руками изготовить такое устройство несложно. Главное, раздобыть схему, запастись необходимым материалом и можно приступать к монтажным работам самодельного агрегата.

Содержание

• 1 Сфера применения
• 2 Конструктивные особенности и принцип действия
• 3 Преимущества и недостатки
• 4 Пошаговый монтаж конструкции
• 5 Правила выбора
• 6 Правила выбора

Сфера применения

Существуют различные модели электрогенераторов на твердом топливе, но все они обладают способностью производить электричество. Мощность стандартного оборудования составляет 50 Вт. Хотя можно приобрести более мощные приборы, но и стоимость их будет гораздо выше. Что касается энергии, то она в полном объеме набирается за 10 минут работы, что очень результативно для такой установки. Кроме этого, стоит добавить, что в качестве топлива можно использовать не только древесину, но и аналогичный материал.

Стоит отметить, что газогенераторная электростанция на дровах может использоваться в следующих целях:

• если централизованная система электроснабжения работает нестабильно, часто отключается или случаются какие-либо другие аварийные ситуации, то самодельный агрегат предоставит резервный источник питания;
• если помещение небольшое, то устройство можно использовать как постоянный источник, мощности вполне хватит для обеспечения всех хозяйственных и бытовых нужд.

Кроме этого, твердотопливный генератор часто используют туристы, рыболовы или охотники. Он позволяет им не только приготовить еду, но и обеспечить неплохое освещение и отопление. Часто используют этот агрегат и дачники, на садовом участке которых отсутствует центральное электроснабжение.

Конструктивные особенности и принцип действия

Принцип действия такого оборудования осуществляется за счет наличия в устройстве специального элемента Пельтье, который и вырабатывает электричество из дров посредством температуры. Сама деталь покрыта керамическим слоем и представлена в качестве изолятора для электрической сети. Одна сторона элемента отдает тепло, а другая, наоборот, поглощает его. Что касается внутренней части, то там находится медный проводник, а также имеются два полупроводника типа P и N.

Такая установка малоэффективна, так как при выходе он способен выдать только 12 В, которыми вряд ли можно напитать бытовые приборы. Но если модернизировать конструкцию и применить инвертор или конвертер, то вполне реально создать газогенераторную электростанцию, которая на выходе выдаст все 220 В.

Существует также и другой тип установки — это автоматизированная электростанция, у нее более высокий показатель производительности, хотя в виде топлива применяется та же древесина. В результате работы получают большее количество электрической энергии.

Работает агрегат по простой схеме, но с соблюдением некоторых правил, которые заключаются в следующем:

1. Вначале в аппарат закладывают и растапливают твердое топливо. В процессе горения происходит нагрев корпуса устройства, а также элемента Пельтье, расположенного на стенке.
2. Стена, находящаяся у радиатора, медленно охлаждается из-за низкого температурного режима. Чем больше разница температур, тем больше будет показатель мощности. Прибор будет иметь максимальную производительность при повышенном показателе в 100 градусов.
3. Чтобы охладить радиатор, можно использовать холодную воду или снег. Отличный результат дает лед, поэтому можно обложить им устройство.

А также стоит обратить внимание на максимальное значение температурного режима. Дело в том, что крайне не желательно превышать эти значения, так как основной элемент может просто-напросто сгореть.

Преимущества и недостатки

На самом деле твердотопливные генераторы имеют массу достоинств. Можно отметить сразу несколько плюсов:

• конструкцию достаточно легко изготовить самостоятельно;
• с помощью прибора можно отапливать помещение до 50 кубических метров;
• есть возможность готовить пищу;
• простота в эксплуатации;
• низкая стоимость теплоносителя;
• работает бесшумно;
• небольшие размеры позволяют переносить прибор в любое место;
• длительный эксплуатационный срок.

Что касается недостатков, то они у дровяного аппарата также имеются. Главный минус — это высокая стоимость, которая в большинстве случаев себя не оправдывает. Поэтому многие стараются сделать прибор самостоятельно. С помощью таких установок можно только заряжать приборы, но для полноценного обслуживания они не подходят. Для этого необходимо приобретать стационарные электростанции. Кроме этого, при использовании, особенно самодельных генераторов, требуется соблюдать пожарную безопасность и иметь под рукой средства, предназначенные для пожаротушения.

Пошаговый монтаж конструкции

Перед тем как приступить к работе по изготовлению твердотопливного генератора, необходимо подготовить инструменты и материалы, которые понадобятся в процессе. Самым главным из них является элемент Пельтье. Его можно купить в готовом виде в специализированном магазине или демонтировать старый портативный холодильник и изъять его оттуда.

Помимо этого, для проведения монтажа понадобится:

• стабилизатор напряжения;
• металлические листы для изготовления корпуса прибора;
• радиатор охлаждения;
• специальный кулер;
• строительные ножницы, предназначенные для резки металла;
• заклепочник;
• электрическая дрель;
• паяльник;
• фурнитура в виде клепок;
• термопаста.

• стабилизатор напряжения;
• металлические листы для изготовления корпуса прибора;
• радиатор охлаждения;
• специальный кулер;
• строительные ножницы, предназначенные для резки металла;
• заклепочник;
• электрическая дрель;
• паяльник;
• фурнитура в виде клепок;
• термопаста.

Если все подготовлено, то приступают к созданию основной части — корпуса, который будет работать на мелких древесных щепках. По форме он напоминает квадратную банку, у которой отсутствует дно. В нижней части проделываются небольшие отверстия, через которые будет поступать воздух, а в верхней располагается специальная подставка, на нее необходимо установить емкость с водой. Затем с одного бока конструкции монтируется элемент Пельтье, и к той стороне, что всегда находиться в холодном состоянии, прикрепляется радиатор, для надежной фиксации используют термопасту.

На следующем этапе занимаются электрической частью. Для устройства идеально подходит стабилизатор, который дополнительно оборудован USB входом. В таком случае электрогенератор сможет производить несколько действий одновременно, например, использоваться для приготовления пищи и в качестве зарядного устройства для мобильного телефона или другого гаджета. Но, чтобы это сделать, необходимо обеспечить гнездо USB электроэнергией, которую будет генерировать элемент Пельтье.

Для этого необходимо спаять стабилизирующую деталь с основным элементом, но при этом нужно основываться на полюса. Чтобы влага не проникала внутрь устройства, его требуется надежно заизолировать.

Правила выбора

Правила выбора

В случае если планируется приобретение заводского оборудования, необходимо при выборе руководствоваться некоторыми правилами. Для установки конструкции в небольшом жилом помещении следует отдать предпочтение стандартным печам-генераторам, а вот для промышленного использования подойдут электростанции мощностью от 100 до 200 кВт.

Кроме этого, необходимо уточнить, какую именно площадь прибор сможет обслужить, а также необходимую мощность. Помимо этого, стоит заранее произвести расчет топлива, который затратиться на выработку, и оценить эффективность работы и производительность.

А также стоит отметить, что для того, чтобы поддерживать высокий температурный режим, необходимо постоянно следить за оборудованием и степенью прогорания. Дело в том, что устройства подобного типа не оснащены автономной подачей топлива. Кроме этого, стоит позаботиться об обустройстве качественной дымоходной трубой, чтобы через нее выходили продукты горения.

Генератор на дровах на заднем дворе – Новости Матери-Земли

Иногда трудно решить, что является большим финансовым бременем: расходы на эксплуатацию автомобиля или расходы на обеспечение домохозяйства электроэнергией и теплом. Таким образом, чтобы облегчить нагрузку в обоих случаях, сотрудники исследовательского центра MOTHER EARTH NEWS провели последние несколько месяцев, разрабатывая и тестируя различные системы, которые используют недорогие, а иногда даже бесплатные древесные отходы в качестве замены дорогостоящим. ископаемое топливо.

В статье «Газовый грузовик на дровах: дорожная энергия из газификации на дровах» мы подробно рассказали, как сделать газификатор на дровах, достаточно маленький для питания автомобиля или пикапа. Стоимость деталей и материалов — около 125 долларов. В этом отчете мы также упомянули, что находимся в процессе адаптации технологии к стационарной генерирующей системе. Что ж, всего за несколько дней до крайнего срока для этого выпуска наша исследовательская группа нанесла последние штрихи на этот дровяной генератор. И хотя у нас еще не было возможности посвятить устройству достаточное количество рабочих часов, чтобы убедить нас в том, что конструкция настолько хороша, насколько мы можем ее сделать, наши первоначальные испытания, похоже, показывают, что она будет работать так же хорошо, как и любая другая резервный генератор на топливе аналогичной мощности в дополнение к обеспечению достаточного количества горячей воды для обогрева дома!

С самого начала этого проекта мы хотели не только построить работающий демонстрационный образец, который позволил бы посетителям нашей Эко-деревни увидеть, а в некоторых случаях и повторить, то, что мы сделали, но и установить установить надежный источник питания переменного тока, который полностью снабжал бы нашу ремонтную мастерскую, тем самым снижая нашу зависимость от услуг местных коммунальных служб.

Как оказалось, мы смогли достичь поставленных целей… и сделать это, используя недорогие детали из металлолома или свалки, которые мы соединили с 10-киловаттным генератором переменного тока 120/240 вольт, первоначально приобретенным для гидроэлектростанции. (См. «Материнскую гидроэлектростанцию». Поскольку напор и подача на нашей гидроэлектростанции имеют потенциал немногим более 2 кВт, мы решили заменить там слишком большой генератор переменного тока более подходящим генератором переменного тока мощностью 2,5 кВт, что позволило для использования с древесно-газовой установкой доступен агрегат большего размера.)

Газификаторы, конденсаторы и фильтры

Система производства электроэнергии из металлолома на удивление проста. Для начала вместо того, чтобы использовать только один газификатор, мы решили использовать два , подключенных независимо друг от друга, чтобы двигатель работал без перебоев. (Дополнительным преимуществом является то, что эта установка также позволяет нам чистить или обслуживать одну камеру, в то время как другая поддерживает работу установки. ) А поскольку в стационарном режиме заполненные древесиной резервуары не подвержены вибрации и движению, они бы при установке на транспортном средстве, мы пошли дальше и установили электромеханический встряхиватель колосников (сделанный из двигателя автомобильного стеклоочистителя) в каждой топке, чтобы предотвратить накопление остатков топлива и остановить поток горючего «дымного» топлива. производится газификаторами.

Когда пар покидает «используемый» блок, он попадает прямо в десятифутовый, слегка наклоненный горизонтальный конденсатор, который [1] удаляет большое количество несгораемого водяного пара и некоторый остаток, а также [2] охлаждает и таким образом уплотняет топливный заряд, делая его более мощным. Эта «охлаждающая камера» представляет собой не что иное, как набор трубок, заключенных — все, кроме их концов — в «рубашку» трубопровода, которая заполнена водой и подключена к системе охлаждения двигателя.

После прохождения через конденсатор концентрированные газы проходят через вертикальный фильтр, который улавливает любые оставшиеся твердые частицы в слоях тканого волокна и предотвращают попадание потенциального обратного пламени в остальную часть системы с помощью перфорированных ловушек как на входе, так и на выходе. Опять же, и конденсатор, и фильтр были изготовлены в двух экземплярах, чтобы были две отдельные и полные системы производства топлива, каждая из которых была подключена к общей подающей трубе, ведущей непосредственно к двигателю.

Силовая установка, генератор переменного тока и регулятор скорости

При выборе двигателя для нашего завода мы учитывали четыре фактора: [1] мощность и крутящий момент при заданных оборотах, [2] рабочий объем, [3] доступность и [4 ] расходы.

Из наших грубых расчетов мы пришли к выводу, что после учета потерь эффективности генератору мощностью 10 кВт для эффективной работы потребуется около 22 лошадиных сил. Однако, поскольку мощность зависит от частоты вращения двигателя, было важно выбрать силовую установку, которая развивала бы свои «лошади» в диапазоне средних оборотов, а не на максимальной скорости, поскольку высокооборотный агрегат страдал бы от плохой экономии топлива и укороченный срок жизни. Мы также должны были принять во внимание тот факт, что двигатель, работающий на древесном топливе, развивает только от 50 до 65 % своей 9-кратной мощности. 0005 с номинальной мощностью , и что медленно горящий газ лучше работает с конструкцией с длинным ходом, а не с коротким ходом.

Объем двигателя — еще один важный фактор. Очевидно, что огромный V-8 потреблял бы больше «дыма», чем требует скромная четырехцилиндровая машина. И, в интересах экономии, мы не видели смысла в использовании слишком большого двигателя для выполнения относительно небольшой задачи по обеспечению одного здания электричеством и теплом.

Доступность и стоимость тоже имеют значение. Мы решили, что лучше использовать недорогой утилизированный двигатель, близкий к нашим потребностям, чем покупать идеально подходящий, но дорогостоящий двигатель 9.0005 новая силовая установка .

К счастью, наш выбор оказался удачным. Поиск на местной свалке выявил (за 75 долларов) четырехцилиндровый двигатель Pontiac Tempest 1961 года выпуска. Это длинноходная модель объемом 195 кубических дюймов, которая фактически представляет собой правую половину двигателя V-8 General Motors. Мы оснастили блок поршнями с соотношением сторон 11:1 и распределительным валом с малым перекрытием, затем установили самодельную систему карбюратора, аналогичную той, что установлена ​​на нашем пикапе, работающем на древесном топливе, и немного увеличили угол опережения зажигания. (Эти модификации были сделаны в экспериментальных целях. Система, безусловно, вполне адекватно работала бы с «коробочным» двигателем.) Мы также заменили обычный выпускной коллектор морским агрегатом с водяным охлаждением и построили водяную рубашку вокруг открытой выхлопной трубы в для извлечения отработанного тепла для использования в системе хранения тепла.

В нынешнем состоянии двигатель производит на больше, чем на мощности при оптимальной скорости генератора, которая составляет 1800 об/мин, чтобы эффективно выполнять свою работу. Насколько мы можем судить, крепкий маленький четырехцилиндровый двигатель, изначально рассчитанный на 110 л. к генератору со скоростью 1800 оборотов в минуту (и это также скорость, при которой силовая установка развивает свой максимальный крутящий момент). Кроме того, эти обстоятельства позволяют нам использовать экономичную муфту с прямым приводом, а не более сложную и потребляющую энергию понижающую систему передачи для установки.

Генератор представляет собой стандартный самовозбуждающийся генератор Kamag 14 с непрерывной мощностью 10 кВт. Он обеспечивает либо одну 240-вольтовую, либо две 120-вольтовые цепи с 60 циклами и предназначен для включения при напряжении 210 вольт, чтобы установка могла выйти на рабочую скорость без нагрузки нагрузки. Точно так же он включает в себя регулятор превышения скорости, который отключает блок при напряжении 270. контроль скорости для поддержания 60 циклов последовательно. Но вместо того, чтобы использовать шкив переменной ширины, который изначально поставлялся с генератором, мы использовали только его датчик скорости и серводвигатель, а затем подключили последний компонент непосредственно к дроссельной заслонке двигателя. Эта компоновка гораздо менее громоздка и сложна, чем «зажим шкива», хотя нам потребуется провести гораздо больше испытаний и, возможно, внести некоторые изменения, прежде чем мы сможем полностью поручиться за ее эффективность.

Когенерационная система обеспечивает теплом

Помимо производства электроэнергии для нашей ремонтной мастерской, система также предназначена для обеспечения этого строения теплом. Хотите верьте, хотите нет, но только около 90 005 одной трети 90 006 энергии данного топлива совершает какую-либо полезную работу, когда оно сгорает в двигателе. Остальное обычно тратится впустую — в виде тепла — когда оно выбрасывается из выхлопной трубы или вытягивается из радиатора. Таким образом, чтобы воспользоваться этим потерянным ресурсом, мы направили систему охлаждения силовой установки вместе с «рубашкой», которая окружает его выпускной коллектор, в 15-галлонный «замкнутый контур»… который, в свою очередь, сбрасывает свою тепловую энергию в 500-галлонный галлонный резервуар для хранения, который через насос и линию 1 1/2 дюйма соединен со вторым контейнером такого же объема.

Для летних демонстраций мы подключили небольшой водонагреватель к основному контуру от двигателя. Однако осенью мы планируем расширить это до полномасштабной гидравлической системы, установив плинтусные нагреватели в конструкции площадью 1200 квадратных футов, которые должны в полной мере использовать воду с температурой 170 ° F, которую обеспечивает двигатель.

И это еще не все!

Наш эксперимент также не завершит . Как только мы будем полностью удовлетворены той частью нашей установки, которая производит электричество, мы собираемся прикрутить воздушный компрессор к кронштейну для принадлежностей в передней части двигателя, обвязать его ремнем и запустить пневматическую линию в подземный резервуар для хранения воздуха рядом с магазином. Прохладная земля поможет сконденсировать любую влагу, а сжатую «атмосферу» можно будет использовать для привода инструментов или распыления краски.

На самом деле, когда дело доходит до придумывания новых задач для нашего генератора, мы ограничены только нашим воображением. Кажется, что в двигателе достаточно избыточной мощности, чтобы мы могли работать даже с автомобильным компрессором кондиционера, который должен охлаждать небольшой дом. По крайней мере, один из наших исследователей считает, что можно разработать механизм измельчения древесины/шнековой подачи, приводимый в действие коленчатым валом двигателя, который мог бы превращать большие куски дерева в куски размером с укус и подавать их в газообразующую установку. камеры!

Во всяком случае, мы считаем, что в ходе нашего мелкомасштабного исследования мы сделали ряд заслуживающих внимания открытий, не последним из которых является тот факт, что потребности дома в электричестве могут удовлетворяться за счет газификации древесины. Счет за нашу лилипутскую утилиту, не считая работы, составил примерно 6000 долларов, включая ее «жилье», состоящее из плиты и защитной крыши. Конечно, эту стоимость можно было бы существенно снизить, если бы использовался бывший в употреблении генератор переменного тока и немодифицированный двигатель. И не нужно очень острого карандаша, чтобы понять, что домохозяйство или ферма, которые ежегодно тратят примерно 1500 долларов на покупную энергию (во многих областях это считалось бы скромная цифра ) должен будет работать с автономной системой всего четыре года — при условии, что топливо будет металлоломом — чтобы окупить инвестиции.

Но мы еще ни в коем случае не закончили. Следите за будущими выпусками, чтобы получать дополнительные отчеты о нашей системе когенерации, потому что мы будем информировать вас о нашем прогрессе по мере продвижения вперед.

---

Первоначально опубликовано как «УТИЛИТА НА ЗАДНЕМ Усадьбе» в выпуске MOTHER EARTH NEWS за июль/август 1981 года.

Введение в термоэлектрические генераторы (ТЭГ) и термоакустические двигатели (ТАЭ)

В последнее время возобновился интерес к технологиям устойчивой энергетики в связи с новым законодательством и опасениями по поводу воздействия ископаемого топлива на окружающую среду. В результате ученые и обычные потребители круглосуточно работают над поиском новых способов производства энергии и электричества с минимальными затратами и с минимальным воздействием на окружающую среду.

Одним из таких подходов является сжигание древесины для производства электроэнергии. Хотя сжигание древесины производит углерод так же, как уголь и другие ископаемые виды топлива, оказывается, что некоторые технологии, такие как термоакустические двигатели и термоэлектрические генераторы могут сжигать древесину для производства электроэнергии с минимальным углеродным следом.

Электроэнергия из древесных гранул

Пожалуйста, включите JavaScript

Электроэнергия из древесных гранул

Читайте дальше, чтобы узнать, как термоакустические двигатели (ТАЭ) и термоэлектрические генераторы (ТАГ) могут позволить потребителям вырабатывать электроэнергию из сжигания древесины, особенно в бедных сельских районах. .

Термоэлектрические генераторы (ТЭГ)

Начнем с термоэлектрических двигателей (ТЭГ), поскольку эта технология существует намного раньше. Что такое ТЭГ на дровяных печах и как они производят электроэнергию?

Что такое ТЭГ?

Термоэлектрический генератор состоит из нескольких полупроводниковых элементов в форме слитков, соединенных последовательно металлическими полосками. Полупроводниковые элементы зажаты между двумя электроизолирующими, но теплопроводными керамическими пластинами. Таким образом, они образуют компактные модули.

Системы ТЭГ преобразуют разницу температур и тепловой поток в полезную мощность постоянного тока (DC). Полупроводниковые устройства работают на эффекте Зеебека, который относится к альтернативной электродвижущей силе (ЭДС), которая возникает в двух точках электропроводящего материала, когда между ними существует разница температур.

Как работают термоэлектрические генераторы?

Основным конструктивным элементом термоэлектрического генератора является термопара. Термопара состоит из одного полупроводника p-типа и одного полупроводника n-типа. Эти полупроводники также известны как термоэлементы или таблетки. Металлическая полоса соединяет два полупроводника электрически последовательно.

Носителями заряда в легированных полупроводниках p-типа являются дырки, а в полупроводниках n-типа — электроны.

Естественно, носители заряда диффундируют от горячей стороны полупроводника, что приводит к накоплению носителей заряда на одном конце. Это накопление создает потенциал напряжения, прямо пропорциональный разнице температур между двумя полупроводниками.

Термоэлектрические генераторы состоят из множества термопар, соединенных последовательно и параллельно для создания желаемого электрического напряжения и тока. Как правило, термопары располагаются между двумя параллельными керамическими пластинами, что обеспечивает жесткость, а также плоскую монтажную поверхность.

Все, что вам нужно сделать, чтобы начать производить электричество, это подключить модуль термоэлектрического генератора к поверхности вашей дровяной печи. Он будет производить электричество, пока печь горит и работает.

Термоакустические двигатели (ТАЭ)

Термоакустические двигатели представляют собой более новую концепцию производства электроэнергии, но обладают большим потенциалом, чем другие электродвигатели, работающие на древесине, включая термоэлектрические генераторы.

Что такое термоакустический двигатель?

Термоакустический двигатель или генератор — это устройство, использующее тепло для создания волн, которые можно использовать для производства электроэнергии.

Термоакустический двигатель, также известный как запаздывающий двигатель, резонансный двигатель, двигатель с пластинчатым потоком или двигатель с бегущей волной, преобразует звуковые волны в движение, которое заставляет поршень внутри двигателя двигаться вперед и назад. Вы можете легко «использовать» механическую силу для выработки электричества.

Как это работает

Дровяные генераторы TAE используют акустическую энергию для создания разницы температур. Двигатели производят акустическую мощность без движущихся частей за счет создания разницы температур. Разность температур создается в блоке (для ТАЭ со стоячей волной) и регенераторе (для ТАЭ с бегущей волной). Вскоре мы подробнее обсудим ТАЭ со стоячей и бегущей волнами.

Стек или регенератор подключен к резонансному акустическому контуру. Как правило, акустические колебания вызывают сжатие, нагрев, расширение и охлаждение жидкости. TAE используют эти движения и электричество акустических сил, хотя другие двигатели используют их для привода кулеров и тепловых насосов. Преобразование акустических сил в электричество происходит посредством электродинамического преобразования.

Немного предыстории

Эта часть немного техническая. Но очень важно понимать, как работают термоакустические двигатели и их применимость.

Термоакустические двигатели доступны в двух широких категориях, т. е. тепловые двигатели со стоячей волной и тепловые двигатели с бегущей волной. Двигатели со стоячей волной исследовались более интенсивно и в настоящее время являются наиболее применимыми. Тем не менее, оба двигателя сыграли жизненно важную роль в разработке и постепенном улучшении TAE.

Как правило, ТАЭ со стоячей волной обладают присущей им необратимостью. Таким образом, разработчики изначально работали с тепловыми двигателями бегущей волны для исследования термоакустических двигателей. Действительно, известная торовая конфигурация TAE бегущей волны, разработанная Бакхаусом и Свифтом, доказала, что она имеет гораздо более высокий КПД (41%) фактора Карно при высоких рабочих температурах до 725°F.

Коэффициент эффективности Карно выводится из теоремы Карно, которая утверждает, что ни одна тепловая машина, работающая между двумя тепловыми резервуарами, не может быть более эффективной, чем реверсивная машина, работающая между теми же двумя тепловыми резервуарами.

К сожалению, TAE должны конкурировать с более совершенными двигателями, такими как двигатель Стирлинга, при таких высоких температурах. Конкурировать на таком уровне непросто, учитывая, что древесина (основное топливо в ТАЭ) горит при гораздо более низких температурах.

Позже другой исследователь, де Блок, указал, что сочетание высокого импеданса регенератора и значительных акустических потерь в ТАЭ со стоячей волной приводит к высокой начальной разнице температур, что делает ТАЭ в целом неустойчивым. Поэтому он предложил гибридную конфигурацию с несколькими термоакустическими сердечниками, расположенными близко друг к другу в одном двигателе, чтобы снизить общую начальную температуру без снижения удельной мощности.

Изменения позволяют использовать технологию TAE на низкотемпературных источниках, таких как солнечная энергия (70°F) и отработанное тепло, такое как древесина (400°F).

Фактически, британские исследователи из Score недавно смогли интегрировать TAE с высокоэффективными печами, работающими на биомассе, благодаря рекомендациям де Блока. Score — это международная совместная исследовательская работа, целью которой является создание недорогих и высокоэффективных дровяных печей для питания термоакустических генераторов для производства электроэнергии. Организация нацелена на 1,4 миллиарда человек во всем мире для таких целей, как светодиодное освещение, питание стандартных устройств и приборов, таких как телевизоры, а также зарядка мобильных телефонов и аккумуляторов на 12 В.

Системная архитектура дровяного электрогенерирующего ТАЭ

Общая конструкция дровяного термоакустического генератора состоит из четырех основных модулей: каркас печи (включая камеру сгорания и изоляцию), варочную панель, систему ТАЭ и линейный генератор переменного тока.

Система TAE является основным модулем системы и, следовательно, определяет общую производительность дровяного электрогенератора. Это также самая дорогая часть генератора.

Стандартная система TAE для электрогенераторов, работающих на древесине, сочетает в себе два идентичных термоакустических двигателя и контуры обратной связи. Два двигателя расположены близко друг к другу в конфигурации с двумя регенераторами.

Как правило, каждый двигатель состоит из четырех основных компонентов;

• Регенератор
• Гофрированный горячий теплообменник (HHX)
• Теплообменник окружающего воздуха
• Тепловая буферная трубка

Контуры обратной связи соединяют два двигателя и образуют четвертьволновую конфигурацию. Однако окончательная конфигурация варьируется от одного производителя к другому.

Принцип работы 

Термоакустические генераторы, работающие на древесине, работают почти так же, как их аналоги TAE, работающие на пропане, за исключением того, что при горении древесины образуется пламя, необходимое для запуска двигателя.

Выбор древесины важен, так как от него зависит эффективность всего процесса. Итак, убедитесь, что у вас есть лучшие деревянные детали. Мы рекомендуем ту же древесину, которую вы обычно используете в своем домашнем камине. Размеры деревянных деталей также имеют значение.

Первый шаг — поместить дрова в камеру сгорания и поджечь поленья. Тепло от древесины будет быстро перемещаться в систему ТАЭ с помощью гофрированных теплообменных аппаратов (ТТО). HHX быстро нагреваются до 700 ° F во время топления дровами.

На следующем этапе HHX передают тепло на одну сторону каждого регенератора тепла за счет проводимости и излучения. Система спроектирована таким образом, что теплообменник окружающей среды отводит тепло с другой стороны каждого регенератора.

Мы также упомянули, что система включает резервуар для воды. Резервуар на 55 галлонов является обычным и расположен по направлению к теплообменнику окружающей среды для отвода тепла от термоакустических двигателей. Процесс зависит от эффекта автосифона для циркуляции воды. Это устраняет необходимость в водяном насосе.

Большинство двигателей TAE используют отработанное тепло для приготовления пищи и подогрева очищенной воды для питья. При этом газообразные отходы выходят из системы через дымоход.

Сколько электроэнергии вы можете произвести с помощью ТЭ на дровах?

Это самая большая проблема в настоящее время, так как вы можете надеяться преобразовать только около 2,5% общей энергии сгорания в полезную электроэнергию с помощью ТАЭ, работающих на древесине. Однако это не означает, что все оставшееся тепло теряется. Действительно, в процессе производства электроэнергии используются только «отходы» энергии от процесса сжигания древесины.

Согласно исследованию, опубликованному на сайте ResearchGate, средний термоакустический двигатель вырабатывает 4,6 кВт энергии. При приготовлении пищи используется около 1,7 кВт тепла, при этом теряется около 0,8 кВт. Таким образом, всего на термоакустический двигатель направляется около 2,0 кВт.

Из 2,0 кВт около 1,7 кВт используется для нагрева воды. Это означает, что в процесс акустической мощности входит только около 300 Вт.

К сожалению, в процессе производства акустической энергии также есть пробелы, которые часто приводят к потерям энергии. Например, потери в генераторе могут достигать 150 Вт. Батарея также может потерять еще 50 Вт. Таким образом, в конце концов, у вас может быть только 100 Вт для всего процесса.

Это очень небольшое количество энергии, хотя оно все еще может питать телевизор, радио, освещение и заряжать ноутбук и мобильные телефоны.

Хорошей новостью является то, что электрические генераторы, работающие на древесине, только начинают выпускаться. Это новая технология, которая в ближайшие годы будет значительно улучшена, чтобы устранить большую часть эффективности и создать более производительную систему.

Например, несмотря на то, что использование примерно половины всей энергии от процесса сжигания древесины является нормальным (поскольку люди должны готовить), потери в дымоходе и потери энергии в корпусе дымохода можно устранить или значительно уменьшить. Более эффективные методы теплопередачи и лучший выбор материалов — это лишь несколько способов минимизировать потери.

Эксперты также утверждают, что эффективность должна быть второстепенным вопросом, учитывая, что тепло TAE на самом деле является отходами процесса приготовления.

Плюсы и минусы дровяных электрогенераторов

Дровяные электрогенераторы TAE имеют множество преимуществ, в том числе практичность в бедных сельских условиях. Однако они также создают множество проблем, которые могут затруднить применение.

Плюсы

Начнем с плюсов. Ниже приведены некоторые из основных преимуществ электрогенераторов на дровах.

• Высокая эффективность 

Термоэлектрические генераторы и термоакустические двигатели печально известны тем, что они крайне неэффективны с точки зрения энергии. Типичный ТЭГ или ТАЭ имеет эффективность всего около 5% при независимом использовании. Однако эффективность больше не имеет значения при использовании отработанного тепла для питания генераторов. Так, например, ТЭГ становится на 100 % эффективным, потому что тепло в любом случае ушло бы впустую.

• Независимо от погодных условий

Многие решения в области возобновляемых источников энергии зависят исключительно от погоды. Например, солнечные электростанции зависят от солнца, а ветряные турбины — от ветра. Дровяные генераторы — одно из немногих решений, не зависящих от погоды. Вы можете использовать свой дровяной генератор даже зимой или в регионах без сильных ветров.

• Широкий выбор источников топлива

Как термоэлектрические генераторы, так и термоакустические двигатели могут работать от различных источников энергии. Например, термоэлектрический генератор можно подключить к дровяной, газовой или электрической плите. Между тем, хотя термоакустические двигатели в основном работают на древесине, вы также можете использовать для питания пропана и других видов топлива, таких как биогаз.

• Экономия затрат

Прежде всего, использование электроэнергии в процессе сжигания древесины может быть очень экономичным. Возьмем, к примеру, ТЭГ. ТЭГ очень доступны по цене и даже не требуют особого обслуживания. Тем не менее, они могут одновременно питать несколько устройств, включая ваш ноутбук. TAE столь же рентабельны. Они немного дороже заранее — но только до тех пор, пока вы не вспомните, что вы также получаете дровяную печь и водонагреватель в одной установке!

Минусы 

• Низкая выходная мощность

Единственным реальным недостатком использования электроэнергии из источников, работающих на дровах, является то, что вы не можете получить много энергии от систем. ТЭГ редко производят более 100 ватт в час, да и ТАЕ ненамного лучше. Таким образом, это означает, что вы можете полагаться только на источники для питания стандартных домашних устройств, таких как ноутбуки, телевизоры, музыкальные системы и зарядки телефонов.

Часто задаваемые вопросы

Сколько энергии может производить термоэлектрический генератор?

Термоэлектрические генераторы могут производить от 1 до 125 Вт энергии, в зависимости от размера и марки генератора. Это может быть полезным источником питания для небольших устройств или походов. Однако это не особенно мощный источник энергии, поэтому он может не подходить для более крупных приложений.

Могут ли опилки генерировать электричество?

Да, опилки могут генерировать электричество, если их сжигать в термоэлектрических генераторах. Эти генераторы работают путем преобразования разницы тепла между горячей и холодной сторонами в электричество. Горячая сторона обычно поддерживается при высокой температуре с помощью процесса горения, а холодная сторона охлаждается с помощью радиатора.