Выбор оптимального варианта для получения электрической энергии в русской бане
Отличительной особенностью русской бани является наличие в ней источников тепловой энергии практически в любое время года, а также различных движущихся сред (потоков воды, воздуха, дымовых газов), обладающих различными запасами энергии.
Это значит, что обычная баня на дачном участке может с успехом использоваться в качестве источника получения электрической энергии. Возникает закономерный вопрос: какое количество электрической энергии можно получить в бане и как ее использовать?
И вновь термоэлектрические модули
В предыдущих статьях не раз шла речь о том, что термоэлектрические модули на сегодняшний день являются одним из самых оптимальных и эффективных устройств, позволяющих преобразовывать тепловую энергию в электрическую.
Напомним, что термоэлектрические модули позволяют получать электрическую энергию при наличии любой нагретой поверхности. Они малы в размере и удобны в использовании, что позволяет рассматривать их как средство для выработки электричества практически в любом месте: в походе, на собственной кухне, в бане и т.д.
Однако эффективно термоэлектрический модуль работает при перепаде температур между его нагретой и холодной стороной в 110 градусов. При этом один модуль, площадь которого составляет 16 квадратных сантиметров, позволяет получить электрическую мощность 10Вт при напряжении 6В.
Отметим, что термоэлектрический модуль, так же, как и солнечная батарея, позволяет получать сразу электрическую энергию, пригодную для использования. Это значит, что для зарядки мобильного телефона в походных условиях (к которым можно смело приравнивать условия жизни в доме без электричества), достаточно установить термоэлектрический модуль, например, на поверхность кружки с горячим чаем.
При желании в сети интернет можно найти немало примеров изготовления примитивного генератора электрической энергии на основе кружки с горячим чаем. Для получения большего количество электричества достаточно иметь не один термоэлектрический модуль, а несколько. При этом зависимость прямо пропорциональна: чем больше термоэлектрических модулей, тем большую электрическую мощность можно получить в итоге.
Для получения одного кВт электрической энергии достаточно десяти термоэлектрических модулей, установленных на поверхность обычной банной печи во время горения в ней топлива. Лучше всего для этих целей использовать гладкие металлические поверхности. Однако, следует помнить, что слишком горячие поверхности, с температурой более 200 градусов, использовать нежелательно. Это может привести к порче модуля и выходу его из строя.
По этой причине, прежде, чем устанавливать модули, необходимо провести тщательные замеры температур, на которые нагревается поверхность печи во время ее использования. При этом следует обращать внимание и на продолжительность нагрева поверхности, ведь от этого напрямую зависит количество выработанной модулем электрической энергии.
В идеале должна быть получена графическая зависимость температуры нагрева печи во времени в процессе ее эксплуатации.
Если максимальное значение температуры нагрева поверхности печи превышает 200 градусов Цельсия, то между ней и поверхностью термоэлектрического модуля необходимо устанавливать теплоизолирующие прослойки, а затем вновь производить измерение температур.
Понятно, что эта работа потребует определенных затрат времени и должна быть выполнена с высокой точностью, ведь речь идет о получении высокоэффективного генератора электрической энергии, использовать который можно на протяжении десяти лет без ремонта и технического обслуживания.
Для справки: десять лет это гарантийный срок производителей термоэлектрический модулей. В действительности, работать они могут намного дольше, ведь, по сути, в них нечему ломаться и выходить из строя.
Напомним, что термоэлектрический модуль это не что иное, как термопара, представляющая собой соединение двух химических элементов с n и р проводимостью. Чаще всего для их изготовления используется теллур, селен, сурьма или висмут.
Если учесть, что один термоэлектрический модуль стоит от 1800 до 1600 рублей (цены постоянно меняются в сторону снижения), а для получения одного кВт электрической мощности достаточно десяти модулей, то нетрудно посчитать, что его (полученного электрического генератора) стоимость составит приблизительно 17 тысяч рублей.
При этом для получения электрической энергии не нужно дополнительного сжигания топлива, ведь речь идет о получении электричества от печи, работающей в бане. Понятно, что решив попариться, никто не думает о том, приведет это к получению электрической энергии или нет. Электричество получается попутно.
При этом для получения такой же электрической мощности при помощи бензинового электрогенератора необходимо потратить для его приобретения от 34 до 160 тысяч рублей, и это без учета расхода топлива.
Ниже приведена ссылка на сайт, на котором можно увидеть примеры электрогенераторов.
http://www.sklad-generator.ru/elektrostancii/?gclid=CLmbv5CHqLECFW0vmAodTQcAIw
Но это вовсе не означает, что термоэлектрические модули позволяют полностью решить проблему получения электрической энергии в загородном доме.
В действительности, при их использовании придется столкнуться с тем, что печь в бане работает периодически: один-два раза в неделю, а то и реже. Топить баню только для того, чтобы обеспечить работу, например, телевизора, по меньшей мере, неудобно. Также неудобно пользоваться электрическими приборами не по мере необходимости, а лишь тогда, когда топится печь в бане.
Выход один: необходимо создавать запасы электрической энергии и использовать их по мере необходимости. А это значит, что нужно приобретать дополнительное оборудование, позволяющее создать автономную электрическую сеть в загородном доме.
Скептически настроенные граждане справедливо заметят, что одной печи даже в регулярно используемой бане, для устойчивого и комфортного обеспечения электрической энергией загородного дома, явно недостаточно. Нужно подумать о возможности постоянного использования термоэлектрических модулей.
Как обеспечить постоянное использование термоэлектрических модулей:
Для эффективной работы термоэлектрического модуля необходимо обеспечить его как можно более качественный контакт с нагретой поверхностью. Для этого на пластину модуля наносится слой специальной пасты. Поверхность металлической пластины, предназначенной для установки модуля, предварительно тщательно шлифуется.
Для обеспечения контакта модуля с горячей поверхностью используются специальные прижимные винты, с помощью которых можно регулировать степень "прижатия". Слишком сильный контакт так же нежелателен, как и слишком слабый.
Напомним, что размер одного модуля составляет всего лишь 40х40х3 мм. Это значит, что на металлический лист, площадью один квадратный метр можно установить не менее сотни термоэлектрических модулей, изготовив при этом основу для мобильного электрогенератора, эксплуатировать который можно в любом месте, где есть нагретая печь.
Понятно, что российскому умельцу не составит никакого труда сделать такую основу и устанавливать ее на ту печь, которая используется в настоящий момент времени.
Это значит, что одни и те же термоэлектрические модули можно использовать и в бане, и в доме и везде, где есть нагретые поверхности. К тому же контролировать степень нагрева панели с термоэлектрическими модулями намного проще, чем вести контроль над температурой нагрева поверхности самой печи.
При перегреве достаточно просто снять панель с модулями с поверхности печи или между панелью и печью проложить слой теплоизоляционного материала.
В итоге можно получать электрическую энергию не только при производстве тепла для обогрева дома, но даже при работе газовой печи для приготовления пищи.
Следует обратить особое внимание на то, что термоэлектрические модули позволяют получить достаточно большое количество электрической энергии без особых затрат и усилий. По сути, можно получить электрическую мощность, значительно превосходящую мощность электрического генератора, работающего на бензине.
При этом полностью исключаются такие негативные моменты, как выхлоп или шум, наличие которых может омрачить даже радость от возможности использовать самостоятельно полученную электрическую энергию.
Для того, чтобы обеспечение энергии было максимально комфортным, необходимо использовать аккумуляторы и заряжать их во время топки печи. Полученный запас энергии позволяет включать электрические приборы по мере необходимости.
Остается только правильно подобрать оборудование для бесперебойной работы электрической сети, основанной на использовании термоэлектрических модулей.
Выбор оборудования
Для работы автономной электрической сети потребуется аккумулятор, инвертор и контролер заряда. При этом исходить нужно из того, какую электрическую мощность обеспечивает панель термоэлектрических модулей. Если на ней установлено 10 модулей, то речь идет об одном киловатте, и, соответственно, при установке 20 модулей, суммарная мощность панели составит 2кВт.
К примеру, для термоэлектрических модулей, суммарная мощность которых 500Вт потребуется аккумулятор, емкостью 800Ахчасх12В. Из нескольких аккумуляторов можно составить аккумуляторную батарею, соединив их параллельно или последовательно и соответственно изменив параметры устройства.
Так, к примеру, для увеличения напряжения в сети аккумуляторы можно соединить последовательно, а можно параллельно, что обеспечивает увеличение емкости полученной аккумуляторной батареи при сохранении величины напряжения. Это значит, что для работы электрической сети можно подобрать различные по цене и емкости аккумуляторные батареи. Однако следует учитывать, что надежность сети и продолжительность ее эксплуатации во многом определяется надежностью и сроком службы аккумуляторных батарей.
Самыми простыми и относительно дешевыми являются свинцово-кислотные аккумуляторы. Они имеют ряд достоинств, одно из которых состоит в возможности их эксплуатации в буферном режиме в течение длительного периода времени.
К тому же свинцово-кислотные аккумуляторы легко отдают большие токи в течение короткого времени. Однако емкость их недостаточна для того, чтобы можно было вести речь о действительно длительном периоде потребления накопленной в аккумуляторе электрической энергии для создания комфортных условий жизни в доме.
Такие аккумуляторы могут выпускаться в герметичном исполнении и использоваться без опасения в закрытых помещениях.
Немного дороже, но более эффективно применение аккумуляторов глубокого циклирования с трубчатыми электродами.( OPz), выпускаемые с жидким электролитом и электродами в виде пластин со специальным покрытием или с гелевым электролитом в сочетании с трубчатыми электродами.
Применение OPz аккумуляторов позволяет не только вести речь о большем "запасе" электричества, но и об увеличении циклов заряда и разряда аккумуляторных батарей. Еще одно достоинство аккумуляторов OPz состоит в особенностях эксплуатации, характерных для использования альтернативных источников энергии. Речь идет о глубоком разряде и неполном заряде батареи. Правда, устанавливать их можно только в отдельном помещении: аккумуляторы этого типа не герметичны.
Такие аккумуляторные батареи рассчитаны на длительный срок эксплуатации, вплоть до 30 лет. К сожалению, в нашей стране они пока широкого распространения не получили, что объясняется лишь тем, что у нас слабо развита альтернативная энергетика.
По этой причине для аккумулирования больших запасов энергии необходимо искать нетрадиционные способы ее хранения.
Итак, можно сделать вывод: термоэлектрические модули позволяют преобразовывать тепловую энергию в электрическую. Для создания на их базе автономной электрической сети необходимо специальное оборудование, а также аккумуляторы, способные обеспечивать хранение достаточно большого запаса энергии.
