Generatore termoelettrico TEG peltier autocostruito a basso costo
COME COSTRUIRE UN GENERATORE TERMOELETTRICO A
BASSISSIMO COSTO CON UNA PELTIER
La storia è semplice, qualche tempo fa in casa ci fu un black out, e rimasi solo come un ....., al buio, 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. Pensai di costruirmi un bel gruppo luce di emergenza, 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 lungo tempo nella rete informazioni o 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, è una mezza schifezza ma è utile per raccogliere dati pratici.
Questo è la copia di un post scritto su un forum diverso tempo fa, nonostante fosse una prova fatta di fretta la foto prova come anche con componenti di recupero sia possibile alimentare un led P4 Seoul con ottimi risultati.
In questo caso è stato utilizzato un alimentatore per fa funzionare la sola ventola di raffreddamento ma esclusivamente perchè la tensione disponibile dal teg non era sufficiente a farla funzionare ad una velocità accettabile, mentre il led è alimentato interamente dalla Peltier.
Da allora ne è passata di acqua sotto i ponti e di prove ne ho fatte parecchie, le ultime risalgono ai test di una Peltier da circa 600W dissipata con un sistema a liquido destinato al mondo del modding dei pc, fonte di calore il solito fornellino da campeggio che compare nella foto qui sopra. Ecco l'esperienza:
Tempo fa ho acquistato una peltier da 600W di consumo massimo, 360 termici, 199 elementi, 25V e 24A max, resistenza interna 0.75ohm, dimensioni 60*60mm. Nell'uso come generatore TEG, data la bassa resistenza interna mi aspettavo alta corrente in uscita, e visto l'alto numero di elementi mi aspettavo alta tensione, almeno 7-8V, ma ne sognavo almeno una decina.
Qualche giorno fa ho fatto una prova al volo utilizzando il vecchio sistema con il fornelletto, anche se le dimensioni non erano proprio perfette perchè lo avevo studiato per la vecchia cella da 40*40.
Rimasi molto deluso, non riuscivo a cavarne nulla, mi sembra di ricordare qualcosa come meno di 1V e qualche centinaio di mA.
Prima di gettare la cella maledetta nella spazzatura ho deciso di provare come si deve, così in questi ultimi giorni ho preparato due piastre di rame spesse 1cm. Il vecchio dissipatore a ventola era troppo piccolo per abbracciare per bene tutta la cella, ma per fortuna al centro è presente un riporto in rame puro, così ho potuto saldare a stagno il dissipatore alla lastra di rame della zona calda.
Le lastre parte calda e fredda le ho unite utilizzando due lunghe viti autofilettanti e un pezzetto di plastica come fermo (ma quando arriva la filiera m3? ), pessima soluzione visto che le viti sono molto vicine alla peltier e sicuramente condurranno parecchio calore facendo calare l'efficienza, ma poco male è solo una prova.
Beh, con questo nuovo sistema le cose sono notevolmente migliorate, leggo a vuoto circa 4V, mentre con una resistenza di 1ohm in parallelo ho letto oltre 1,7A! :O Ovviamente la tensione è crollata, ho letto al massimo 0,2-0,3V (con l'oscilloscopio quindi misura per niente precisa)se non ricordo male, ma con un ohm di carico non c'è certo malaccio. La prova con un led da 3W seoul p4 e il mio survultore disegnato per la torcia AA ha funzionato alla grande, il led comincia a funzionare con luminosità più che accettabile già con circa 70°C sulla piastra, non c'è male. A temperatura intorno ai 100-120°C ho letto un assorbimento del circuito di 1,2A e il led era bello luminoso (ma che belle misure scientifiche eh?). Temperatura ambiente 13 gradi circa, ma il dissipatore lato freddo al tatto risultava tiepido, serve qualcosa di più grosso e ben fatto.
Purtroppo il vecchio survultore che costruì su consiglio di robo non è adatto, con la tensione data dalla cella in queste condizioni non si attiva, comincia a funzionare come si deve solo con 5V in ingresso, quindi per ora non lo posso utilizzare.
Poi la cosa bella da vedere è che grazie alle piastre molto spesse che ho usato, una volta scaldata la parte calda e spento il cannello, il led continua a funzionare per svariati minuti come nulla fosse.
Comunque visti i dati del semplice esperimento, e considerando che l'acrocchio usato per i test non è fatto per niente bene, mi aspetto grandi cose, sopratutto nel caso di 2-3 peltier in serie, o magari come sogno 2 in parallelo e 2-3 in serie, purtroppo però costano troppo, dovrò testare qualche cella più economica.
Penso poi che isolando perfettamente le due piastre, sostituendo il dissipatore ad aria con uno ad acqua ben dimensionato e utilizzando un sistema automatico per gestire il bruciatore potrei ottenere ottime prestazioni. Per me il massimo sarebbe ottenere almeno 20-30W e una buona autonomia con una sola bomboletta di butano di quelle classiche per i fornelletti da campeggio.
Ho quindi in cantiere da tanto tempo un buon sistema fatto come si deve, ma ne riparleremo quando avrò più tempo e avrò finito gli altri progetti.
Tempo dopo riuscì a procurarmi su ebay per poco prezzo un dissipatore a liquido per pc completo di pompa a 12V e radiatore, e feci qualche altra misurazione, ora purtroppo non ricordo i dati precisi (li ho scritti su qualche quaderno ma chissà dove stanno) ma ricordo che rimasi favorevolmente colpito dalla produzione, tensione bassa ma corrente di tutto rispetto. Purtroppo grazie alla mia solita scarsa organizzazione del banco di lavoro e lo schifo alimentatore di fortuna che utilizzavo in quei mesi, riuscì a fondere la pompa dell'impianto di raffreddamento a liquido esattamente il giorno successivo al suo acquisto.... :D Preso dallo sconforto abbandonai tutto in attesa di sbollire la rabbia e che tornasse l'ispirazione.....
Quello che posso dire dopo queste piccole e semplici esperienze e diversi approfondimenti è che per ottenere alte tensioni e maggiori correnti in uscita è necessario utilizzare Peltier con la più bassa resistenza interna possibile, ovvio direte voi Ohm mica si è sbattuto tanto per scrivere fesserie :) ma come al solito io se non tocco con mano non mi convinco, così di primo acchito infatti pensavo che un maggior numero di elementi avrebbe significato maggior tensione ma non misi in conto appunto la resistenza interna che in questo caso chiaramente aumenta dando in pratica l'effetto opposto.
L'energia estraibile è attorno al 5% del wattaggio utile indicato dai produttori e corrisponde in pieno ai dati riportati in letteratura ma anche con una Peltier standard, con l'ovvio handicap di poter lavorare a temperature massime intorno ai 150°C (125 dichiarato da praticamente tutti i produttori) cioè grosso modo la temperatura di fusione dello stagno utilizzato per l'assemblaggio(231°C) più un buon margine di sicurezza, non cercate di andare oltre già provato sulla mia pelle, anzi penso che per impieghi che prevedono un utilizzo continuo sia meglio restare intorno ai 100/115°C massimi e cercare di aumentare il più possibile il salto termico.
Tutto sommato le prove mi hanno portato a quello che speravo, anche con pochi mezzi e peltier standard è possibile ottenere potenze utilizzabili per parecchi utilizzi pratici.