Электричество от печки своими руками

Электричество от печки своими руками

Электростанция на дровах – один из альтернативных способов запитать электроэнергией потребители.

Такое устройство способно при минимальных затратах на энергоресурсы получить электричество, причем даже в тех местах, где вообще отсутствует подвод энергосетей.

Электростанция, используемая дрова может стать отличным вариантом для владельцев дачных участков и загородных домов.

Также существуют миниатюрные версии, которые подойдут для любителей длительных походов и времяпрепровождений на природе. Но обо всем по порядку.

СОДЕРЖАНИЕ (нажмите на кнопку справа):

Особенности

Электростанция на дровах – изобретение далеко не новое, но современные технологии позволили несколько улучшить разработанные раньше устройства. Причем для получения электроэнергии используется несколько разных технологий.

К тому же, понятие «на дровах» несколько не точное, поскольку для функционирования такой станции подойдет любое твердое топливо (дрова, щепа, паллеты, уголь, кокс), в общем все, что может гореть.

Сразу отметим, что дрова, а точнее процесс их сгорания, выступает только в качестве источника энергии, обеспечивающего функционирование устройства, в котором происходит генерация электричества.

Основными достоинствами таких электростанций является:

  • Возможность использовать самое разное твердое топливо и его доступность;
  • Получение электроэнергии в любом месте;
  • Использование разных технологий позволяет получать электроэнергию с самыми разными параметрами (достаточной только для обычной подзарядки телефона и до запитки промышленного оборудования);
  • Может выступать и в качестве альтернативы, если перебои подачи электроэнергии – обычное дело, а также основным источником электричества.

Классический вариант

Как уже отмечено, в электростанции на дровах используется несколько технологий для получения электричества. Классической среди них является энергия пара, или попросту паровой двигатель.

Здесь все просто – дрова или любое другое топливо сгорая, разогревает воду, в результате чего она переходит в газообразное состояние – пар.

Полученный пар подается на турбину генераторной установки, и за счет вращения генератор вырабатывает электроэнергию.

Поскольку паровой двигатель и генераторная установка соединены в единый закрытый контур, то после прохождения турбины пар охлаждается, снова подается в котел, и весь процесс повторяется.

Такая схема электростанции – одна из самых простых, но у нее имеется ряд существенных недостатков, одним из которых является взрывоопасность.

После перехода воды в газообразное состояние давление в контуре значительно повышается, и если его не регулировать, то высока вероятность порыва трубопроводов.

И хоть в современных системах применяются целый набор клапанов, регулирующих давление, но все же работа парового двигателя требуется постоянного контроля.

К тому же обычная вода, используемая в этом двигателе, может стать причиной образования накипи на стенках труб, из-за чего понижается КПД станции (накипь ухудшает теплообмен и снижает пропускную способность труб).

Но сейчас эта проблема решается использованием дистиллированной воды, жидкостей, очищенных примесей, выпадающих в осадок, или же специальных газов.

Но с другой стороны эта электростанция может выполнять еще одну функцию – обогревать помещение.

Здесь все просто – после выполнения своей функции (вращения турбины) пар необходимо охладить, чтобы он снова перешел в жидкое состояние, для чего нужна система охлаждения или попросту – радиатора.

И если разместить этот радиатор в помещении, то в итоге от такой станции получим не только электроэнергию, но еще и тепло.

Другие варианты

Но паровой двигатель – это только одна из технологий, которая используется в электростанциях, работающих на твердом топливе, причем не самая подходящая для использования в бытовых условиях.

Также для получения электроэнергии сейчас используются:

  • Термоэлектрогенераторы (использующие принцип Пельтье);
  • Газогенераторы.

Термоэлектрогенераторы

Электростанции с генераторами, построенными по принципу Пельтье – достаточно интересный вариант.

Физик Пельтье обнаружил эффект, который сводится к тому, что при пропускании электроэнергии через проводники, состоящие из двух разнородных материалов, на одном из контактов происходит поглощение тепла, а на втором – выделение.

Причем эффект этот обратный – если с одной стороны проводник разогревать, а со второй – охлаждать, то в нем будет образовываться электроэнергия.

Именно обратный эффект используется в электростанциях на дровах. При сгорании они разогревают одну половину пластины (она и является термоэлектрогенератором), состоящую их кубиков, сделанных из разных металлов, а вторая же ее часть – охлаждается (для чего используются теплообменники), в результате чего на выводах пластины появляется электроэнергия.

Но есть у такого генератора несколько нюансов. Один из них – параметры выделяемой энергии напрямую зависят от разницы температуры на концах пластины, поэтому для их выравнивания и стабилизации необходимо использование регулятора напряжения.

Второй нюанс заключается в том, что выделяемая энергия – лишь побочный эффект, большая часть энергии при сгорании дров просто преобразуется в тепло. Из-за этого КПД такого типа станции не очень высокая.

К достоинствам электростанций с термоэлектрогенераторами относятся:

  • Длительный срок службы (нет подвижных частей);
  • Одновременно вырабатывается не только энергия, но и тепло, которое можно использоваться для обогрева или приготовления пищи;
  • Бесшумность работы.

Электростанции на дровах, использующие принцип Пельтье, — достаточно распространенный вариант, и выпускаются как портативные устройства, которые способны лишь выделить электроэнергии для зарядки маломощных потребителей (телефона, фонаря), так и промышленные, способные запитать мощные агрегаты.

Газогенераторы

Второй тип – это газогенераторы. Такое устройство можно использовать в нескольких направлениях, в том числе и получение электроэнергии.

Здесь стоит отметить, что сам по себе такой генератор не имеет никакого отношения к электричеству, поскольку его основная задача – выработать горючий газ.

Суть работы такого устройства сводится к тому, что в процессе окисления твердого топлива (его горения), выделяются газы, в том числе и горючие – водород, метан, СО, которые могут использоваться в самых разных целях.

Читайте также:  Рисунок для травления на топоре

К примеру, такие генераторы раньше применялись на авто, где обычные двигатели внутреннего сгорания отлично работали на выделяемом газе.

По причине постоянного дрожания топлива данные устройства некоторые автомобилисты и мотоциклисты уже в наше время начали устанавливать на свои машины.

То есть, чтобы получить электростанцию, достаточно иметь газогенератор, двигатель внутреннего сгорания и обычный генератор.

В первом элементе будет выделяться газ, который станет топливом для двигателя, а тот в свою очередь будет вращать ротор генератора, чтобы получить на выходе электроэнергию.

К достоинствам электростанций на газогенераторах относится:

  • Надежность конструкции самого газогенератора;
  • Получаемый газ можно использоваться для работы двигателя внутреннего сгорания (который станет приводом для электрогенератора), газового котла, печи;
  • В зависимости от задействованного ДВС и электрогенератора можно получить электроэнергию даже для промышленных целей.

Основным недостатком газогенератора является громоздкость конструкции, поскольку она должна включать в себя котел, где происходят все процессы для получения газа, систему его охлаждения и очистки.

И если это устройство будет использоваться для получения электроэнергии, то дополнительно в состав станции должны также входить ДВС и электрогенератор.

Представители электростанций заводского изготовления

Отметим, что указанные варианты – термоэлектрогенератор и газогенератор сейчас являются приоритетными, поэтому выпускаются уже готовые станции для использования, как бытовые, так и промышленные.

Ниже приведено несколько из них:

  • Печь «Индигирка»;
  • Печь туристическая «BioLite CampStove»;
  • Электростанция «BioKIBOR»;
  • Электростанция «Эко» с газогенератором «Куб».

Обычная бытовая твердотопливная печь (сделанная по типу печи «Буржайка»), оснащенная термоэлектрогенератором Пельтье.

Отлично подойдет для дачных участков и небольших домов, поскольку достаточно компактна и ее можно перевозить в авто.

Основная энергия при сгорании дров идет на обогрев, но при этом имеющийся генератор позволяет получить также электроэнергию напряжением 12 В и мощностью 60 Вт.

Печь «BioLite CampStove».

Тоже использует принцип Пельтье, но она еще более компакта (вес всего 1 кг), что позволяет брать ее в туристические походы, но и количество энергии, вырабатываемой генератором – еще меньше, но ее будет достаточно зарядить фонарь или телефон.

Тоже используется термоэлектрогенератор, но это уже – промышленный вариант.

Производитель по заказу может изготовить устройство, обеспечивающие на выходе электроэнергию мощностью от 5 кВт до 1 МВт. Но это влияет на размеры станции, а также потребляемое количество топлива.

К примеру, установка, выдающая 100 кВт, расходует 200 кг дров в час.

А вот электростанция «Эко» — газогенераторная. В ее конструкции используется газогенератор «Куб», бензиновый двигатель внутреннего сгорания и электрогенератор мощностью 15 кВт.

Помимо промышленных уже готовых решений, можно отдельно купить те же термоэлектрогенераторы Пельтье, но без печки и использовать его с любым источником тепла.

Самодельные станции

Также многие умельцы создают самодельные станции (обычно на основе газогенератора), которые после продают.

Все это указывает на то, что можно и самостоятельно изготовить электростанцию из подручных средств и использовать ее для своих целей.

Далее рассмотрим, как можно сделать устройство самостоятельно.

На основе термоэлектрогенератора.

Первый вариант – электростанция на основе пластины Пельтье. Сразу отметим, что изготовленное в домашних условиях устройство подойдет разве что для зарядки телефона, фонаря или для освещения с использованием светодиодных ламп.

Для изготовления потребуется:

  • Металлический корпус, который будет играть роль печи;
  • Пластина Пельтье (отдельно приобретается);
  • Регулятор напряжения с установленным USB-выходом;
  • Теплообменник или просто вентилятор для обеспечения охлаждения (можно взять компьютерный кулер).

Изготовление электростанции — очень простое:

  1. Изготавливаем печь. Берем металлический короб (к примеру, корпус от компьютера), разворачиваем так, чтобы печь не имела дна. В стенках внизу проделываем отверстия для подачи воздуха. Вверху можно установить решетку, на которую можно установить чайник и т. д.
  2. На заднюю стенку монтируем пластину;
  3. Сверху на пластину монтируем кулер;
  4. К выводам от пластины подключаем регулятор напряжения, от которого и запитываем кулер, а также делаем выводы для подключения потребителей.

Работает все просто: разжигаем дрова, по мере нагрева пластины на ее выводах начнется генерация электроэнергии, которая будет подаваться на регулятор напряжения. От него же начнет и работать кулер, обеспечивая охлаждение пластины.

Остается только подключить потребители и следить за процессом горения в печке (подкидывать своевременно дрова).

На основе газогенератора.

Второй способ сделать электростанцию – это изготовить газогенератор. Такое устройство значительно сложнее в изготовлении, но и выход электроэнергии – значительно больше.

Для его изготовления потребуется:

  • Цилиндрическая емкость (к примеру, разобранный газовый баллон). Она будет играть роль печки, поэтому следует предусмотреть люки для загрузки топлива и очистки твердых продуктов горения, а также подвод воздуха (потребуется вентилятор для принудительной подачи, чтобы обеспечить более лучший процесс горения) и вывод для газа;
  • Радиатор охлаждения (может быть изготовлен в виде змеевика), в котором газ будет охлаждаться;
  • Емкость для создания фильтра типа «Циклон»;
  • Емкость для создания фильтра тонкой очистки газа;
  • Бензиновая генераторная установка (но можно просто взять любой бензиновый мотор, а также обычный асинхронный электродвигатель 220 В).

После этого все необходимо соединить в единую конструкцию. От котла газ должен поступать на радиатор охлаждения, а после на «Циклон» и фильтр тонкой очистки. И только после этого полученный газ подается на двигатель.

Это указана принципиальная схема изготовления газогенератора. Исполнение же может быть самым разным.

К примеру, возможна установка механизма принудительной подачи твердого топлива из бункера, который, кстати, тоже будет запитываться от генератора, а также всевозможных контролирующих устройств.

Создавая электростанцию на основе эффекта Пельтье, особых проблем не возникнет, поскольку схема простая. Единственное, следует принимать некоторые меры безопасности, поскольку огонь в такой печке практически открытый.

Читайте также:  Мультиварка из светофора отзывы

А вот создавая газогенератор, следует учитывать множество нюансов, среди них — обеспечение герметичности на всех соединениях системы, по которой проходит газ.

Чтобы двигатель внутреннего сгорания нормально работал, следует побеспокоиться о качественной очистке газа (наличие примесей в нем недопустимо).

Газогенератор – конструкция громоздкая, поэтому для него необходимо правильно подобрать место, а также обеспечить нормальную вентиляцию, если он будет установлен в помещении.

Поскольку такие электростанции не новь, и любителями они изготавливаются уже сравнительно давно, то и отзывов о них накопилось немало.

В основном, все они положительные. Даже у самодельной печи с элементом Пельтье отмечается, что она полностью справляется с поставленной задачей. А что касается газогенераторов, то здесь наглядным примером может выступить установка таких устройств даже на современных авто, что говорит об их эффективности.

Плюсы и минусы электростанции на дровах

Электростанция на дровах – это:

  • Доступность топлива;
  • Возможность получить электроэнергию в любом месте;
  • Параметры получаемой электроэнергии – самые разные;
  • Можно сделать устройство и самому.
  • Среди недостатков же отмечается:
  • Не всегда высокое КПД;
  • Громоздкость конструкции;
  • В некоторых случаях получение электроэнергии – лишь побочный эффект;
  • Для получения электроэнергии для промышленного использования нужно сжечь большое количество топлива.

В целом, изготовление и использование электростанций, работающих на твердом топливе – вариант, заслуживающий внимания, и он может стать не только альтернативой электросетям, но еще и помочь в местах, удаленных от цивилизации.

В результате работ российского академика А.Ф. Иоффе и его сотрудников, были синтезированы полупроводниковые сплавы, которые позволили применить этот эффект на практике и приступить к серийному выпуску термоэлектрических охлаждающих приборов для широкого применения в различных областях человеческой деятельности.

Единичным элементом термоэлектрического модуля (ТЭМ) является термопара, состоящая из двух разнородных элементов с p- и n- типом проводимости. Элементы соединяются между собой при помощи коммутационной пластины из меди. В качестве материала элементов традиционно используются полупроводники на основе висмута, теллура, сурьмы и селена.

Термоэлектрический модуль (Элемент Пельтье) представляет собой совокупность термопар, электрически соединенных, как правило, последовательно. В стандартном термоэлектрическом модуле термопары помещаются между двух плоских керамических пластин на основе оксида или нитрида алюминия. Количество термопар может изменяться в широких пределах — от единиц до сотен пар, что позволяет создавать ТЭМ практически любой холодильной мощности — от десятых долей до сотен ватт.

При прохождении через термоэлектрический модуль постоянного электрического тока между его сторонами образуется перепад температур -одна сторона (холодная) охлаждается, а другая (горячая) нагревается. Если с горячей стороны ТЭМ обеспечить эффективный отвод тепла, например, с помощью радиатора, то на холодной стороне можно получить температуру, которая будет на десятки градусов ниже температуры окружающей среды. Степень охлаждения будет пропорциональной величине тока. При смене полярности тока горячая и холодная стороны меняются местами.

Лабораторная работа.

Элементы Пельте широко используются в системах охлаждения. Но не многие знают об их другом свойстве – вырабатывать энергию. Изучению этих их возможностей и посвящена данная лабораторная работа.

50*50 мм элемент, установлен между двумя алюминиевыми брусками. Предварительно их поверхности притёрты и смазаны пастой КПТ. В одном из брусков просверлены сквозные отверстия, через которые пропущена медная трубка, для водяного охлаждения. Вот, что получилось

Подключаем воду к охладителю и питание к Пельтье, проверяем работу элемента. Через десять минут брусок охладился до -10 градусов, а через 30 ещё больше. В помещении 22 градуса.

Чтож, всё хорошо работает, я в этом и не сомневался. Теперь отключаем блок питания и вместо него припаиваем 10Вт 6 вольтовою лампочку и ставим наш агрегат на конфорку.

Опыт доказывает, что элемент Пельтье хорошо вырабатывает электричество. Лампочка горит достаточно ярко, напряжение около 4.5 вольта.
Нагрев до 160 градусов оказался не оптималенлен, при 120 градусах результат был хуже всего на 10%.

Температура охлаждающей жидкости на выходе десять градусов, на входе на один градус меньше. Судя по таким результатам, вода, для охлаждения, не так уж необходима…

Отключаем подачу воды, и ставим на охладитель большой радиатор.

Результат предсказуем, напряжение снизилось до трёх вольт, ток до 0.5А. За пятнадцать минут радиатор нагрелся до 45 градусов.

После того, как я снял прибор с конфорки, лампочка продолжала светить ещё минут десять, даже при разнице температур брусков всего в двадцать градусов, можно было различить накал спирали.

Выводы этой лабораторной просты. При помощи элементов Пельтье можно добывать электричество в экспедиции, в турпоходе, на охотничьем зимовье, словом в любом месте, где это может понадобиться. Естественно, при наличии дров или яркого солнца, ну и обязательно смекалки.

источник: Опыты с элементами Пельтье

а вот и заводская модель
Отопительная печь "Индигирка"

Электрогенерирующая дровяная отопительно-варочная печь

В итоге сотрудничества двух отечественных компаний сконструировано комбинированное устройство, состоящее из генератора электрической энергии и дровяной печи продолжительного горения. Для загородных домов это позволяет уменьшить зависимость потребителей электроэнергии от бытовой электрической проводки. Такая чудо-печь получила название «Индигирка». Это уникальное устройство, не имеющее аналогов в стране и в мире. Многофункциональная печь способна отапливать помещение объемом до 50 кубометров, применяется для приготовления пищи, вырабатывает электрическую энергию путем преобразования тепла.

Комбинированная печь индигирка весит 54 кг, имеет компактные размеры, поэтому ее можно перемещать и устанавливать в любом месте, как в помещении, так и на улице. Рабочая температура печи находится в диапазоне +40 -30 градусов, то есть, ее можно использовать круглогодично, как зимой, так и летом.

Читайте также:  Какого цвета эпоксидная смола

Площадь варочной панели позволяет установить несколько видов посуды для подогрева или приготовления пищи. Печь «индигирка» вырабатывает электроэнергию напряжением 12 вольт. Мощность генератора позволяет подключать потребители общей мощностью до 50 ватт. Этого хватит для подключения пары лампочек, зарядки мобильного телефона и переносного телевизора.

Технические параметры
  • Объем для загрузки дров – 30 литров.
  • Габариты – 652 х 427 х 540 мм.
  • Объем обогреваемого пространства – 50 куб. м.
  • Диаметр трубы – 80 мм.
  • Минимальная высота трубы – 3 метра.
  • Число дымовых труб в комплекте – 9 шт.
  • Диаметр топочной дверцы – 178 мм.
  • Вид топлива – топливные брикеты, дрова лиственных пород дерева, торф, бурый уголь.

Индигирка не рассчитана на использование каменного угля, поэтому его применение запрещается.

Устройство и принцип работы
Печь индигирка, вырабатывающая электрическую энергию, имеет простое, но уникальное устройство:

  • Топка печи (5) изготовлена из жаропрочной нержавеющей легированной стали толщиной 2 мм. Поэтому прогревание окружающего воздуха происходит быстро. Детали, не нагревающиеся до высокой температуры, изготовлены из конструкционной стали толщиной 1,5 мм.
  • По бокам стенок топки закреплены два электрических термогенератора (4), к которым с помощью кабеля подсоединены разъемы для подключения электрических устройств. Генераторы электроэнергии представляют собой элементы Пельтье, которые преобразуют тепловую энергию от сгорания топлива в электроэнергию. Устойчивое функционирование термогенератора начинается через 10 минут после начала горения топлива. Возможно применение другого вида термогенератора, действующего на эффекте Зебека.
  • Топочная дверка (11) может открываться на 140 0 . На ней имеется смотровое окно (12), изготовленное из термостойкого стекла. Через это окно можно контролировать процесс горения топлива.
  • Колосник изготовлен из жароупорной стали. Через его щели остатки горения и зола ссыпаются в зольный ящик (6). Печь оснащена специальным клапаном (10), регулирующим скорость горения топлива. Наиболее подходящим топливом для индигирки являются древесно-стружечные брикеты и дрова.
  • Верхняя часть печи (2) служит для приготовления и подогрева пищи. Наружные поверхности печи покрыты специальной термоустойчивой эмалью.

Перед началом эксплуатации новой печи рекомендуется предварительно протопить печь в течение часа на открытом воздухе, чтобы устранить дым и запах, образующийся от новой эмали.

Как работает индигирка

Действие одного из видов термогенератора заключается на эффекте Зебека, который открыт еще в 19 веке. Суть эффекта состоит в возникновении электродвижущей силы в замкнутой цепи, которая включает в себя два разнородных материала, температура которых различается в месте контакта.

ЭДС возникает из-за перехода зарядов от одного проводника к другому, имеющие разные энергии заряда. Если один контакт имеет температуру больше другого, то в цепи появляется электрический ток. Его величина зависит от различия температур между контактами, изготовленными из разных материалов. Для функционирования термогенератора необходимо подведение тепла к одной поверхности, и охлаждение другой поверхности.

Другим видом термогенераторов, устанавливаемых на индигирках, является элемент Пельтье. Он позволяет получать электрический ток при установке его на горячую поверхность. Такие элементы можно соединять по различным схемам, и получать при этом разные величины напряжения и тока. Одна половина элемента Пельтье должна нагреваться, а другая охлаждаться. Только при таком условии будет вырабатываться электрический ток. Термоэлектрические генераторы можно приобрести в магазинах электротехнических товаров или в интернет-магазинах.

При работе такого генератора его максимальная производительность будет при температуре поверхности 200 градусов. В таком режиме можно быстро зарядить батарею аккумуляторов.

При температуре нагретой поверхности генератора ниже номинала, аккумулятор находится в режиме разряда. Чтобы система и аккумулятор долго и исправно работали, необходимо применять контроллер заряда, изображенный на схеме.

Установка и подготовка к работе
  • Место монтажа печи покрывают металлическими листами с прокладкой асбестовыми листами толщиной 10 мм.
  • Ограждающие конструкции и поверхности стен, находящиеся рядом с отопительным котлом, покрываются штукатуркой или асбестовым картоном на 30 см выше печи.
  • Пол рядом с топкой усиливают металлической пластиной размером 50 х 70 см.
  • Отверстие в потолке для дымовой трубы облицовывается термостойкой изоляцией.
  • Дымовую трубу необходимо оснастить искрогасителем, а крышу покрыть несгораемым материалом.
  • Дымовая труба должна состоять из минимального количества колен, желательно без изгибов.
  • Расстояние от топочной дверцы до ограждений должно быть не меньше 125 см. от верхней плиты печи до потолка расстояние не должно быть меньше 120 см.
  • Наименьший зазор между полом и ящиком для золы должен быть не менее 10 см.

Установочные работы по монтажу дымовой трубы и самой печи на стационарное место рекомендуется доверить квалифицированным специалистам. Перед началом использования печи необходимо проверить ее на наличие повреждений, и при необходимости устранить их.

Преимущества
  • Выработка электрической энергии.
  • Компактные размеры, небольшой вес, возможность перемещения.
  • Наличие чугунной подвижной конфорки и варочной поверхности для разогрева и приготовления пищи.
  • Использование доступного вида топлива. В природных условиях всегда можно найти сухие ветки и валежник.
  • Качественное отопление помещений, не имеющих центрального отопления и электрических сетей.
  • Качественное изготовление и высокая надежность электрогенератора и печи.
  • Достаточная мощность генератора для работы мобильных устройств и маломощных потребителей.
  • Привлекательный вид и эстетика изделия позволяют использовать печь в качестве камина.
  • Возможность контроля процесса сгорания топлива.
  • Хорошие отзывы покупателей свидетельствуют об универсальности и безопасности печи.
Недостатки

Стоимость чудо-печи «Индигирка» довольно высока. Поэтому такую печь нельзя считать быстро окупаемой и доступной для населения. Чаще всего эту печь приобретают геологи, туристы или оленеводы в качестве одного из вариантов получения электричества.

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector