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AlessandroTesla.
User deleted
Cari i miei kokki,
in barba a chi sostiene il fotovoltaico, sfruttando l' effetto seebeck si ottengono 1000w dal tubo di scappamento di un camion! Questo per quando sostenevo che si può recuperare senza parti in movimento elettricità dal calore residuo di tante caldaiette domestiche a gas con moduli a basso costo. E' vero che sono richiesti i semiconduttori per la produzione del modulo di recupero ma in quantità molto minori rispetto al fotovoltaico quindi con costi infinitamente minori, senza correre il rischio di dover regalare fra 10 anni l' impianto solare che oggi ci costa 15/20 milioni alle suore perchè è obsoleto.
Amen!
Leggete un po' qui sotto. Mi spiace ma il sistema non mi permette di allegare il file pdf coi disegni, disponibile a chiunque lo voglia per e-mail
Ovviamente attendo le ire di Furio
AlessandroTesla
L’effetto Seebeck:
la trasformazione diretta di calore in elettricità
Sara Romer (*)
In un’automobile, due terzi dell’energia del motore va persa sotto forma di calore (a 200-400°C)
attraverso il tubo di scappamento e il sistema di raffreddamento. Se si potesse recuperare
vantaggiosamente anche solo una parte di questo calore, una nuova generazione di veicoli più
efficienti e dunque più ecologici potrebbe venire sviluppata. Semplice utopia o possibile realtà futura?
È stato il fisico tedesco Thomas Seebeck a scoprire nel 1821 che è possibile trasformare in modo
diretto il calore in elettricità usando un circuito formato da due metalli diversi. Figura 1 mostra in
modo schematico questa osservazione. Due metalli diversi, a e b, sono uniti ad una estremità in modo
da formare un circuito. Quando una delle due giunzioni del circuito viene riscaldata ad una
temperatura TC e l’altra giunzione viene mantenuta ad una temperatura inferiore TF (
conosciuto come effetto Seebeck ed è in generale un fenomeno termoelettrico. Un circuito che
incorpora sia effetti termici che elettrici viene chiamato dunque circuito termoelettrico. Nel 1834 il
fisico francese Jean Charles Athanase Peltier scoprì il fenomeno contrario all’effetto Seebeck: quando
una corrente elettrica percorre un circuito costituito da due metalli diversi, una differenza di
temperatura tra le giunzioni viene generata. Questo fenomeno viene chiamato effetto Peltier e sta alla
base della refrigerazione termoelettrica.
Fig. 1: L’effetto Seebeck: una tensione elettrica V viene generata riscaldando una delle giunzioni di un circuito
formato da due metalli diversi (temperatura TC >TF). Una lampadina può così venire alimentata.
Una delle più note applicazioni dell’effetto Seebeck è la misurazione di temperatura. La tensione
elettrica generata in un circuito termoelettrico dipende infatti non solo dai suoi materiali costituenti,
ma pure dalla differenza di temperatura tra le due giunzioni, TC – TF. Pertanto è possibile effettuare
precise misure di temperatura mediante semplici misure di tensione elettrica. In questo caso il circuito
termoelettrico viene chiamato termocoppia. Una delle termocoppie più utilizzate è quella costituita da
un filo di rame e uno di costantana: essa genera una tensione elettrica di circa 40 µV per grado Celsius
di differenza temperatura tra le due giunzioni.
Un’altra importante e sempre più apprezzata applicazione dell’effetto Seebeck è proprio la diretta
produzione di energia elettrica. Un generatore termoelettrico ha come base lo schema mostrato in
Figura 1. Invece di usare un fluido evolvente esterno come i comuni motori termici, esso sfrutta la
corrente degli elettroni (le cariche elettriche libere) nei conduttori. Si può immaginare che gli elettroni
formano un gas che si muove attraverso i materiali conduttori a causa della differenza di temperatura
tra le due giunzioni. In un generatore termoelettrico una quantità di calore QC viene quindi trasferita da
una sorgente alla giunzione calda, mentre una quantità di calore QF viene ceduta dalla giunzione
fredda ad un pozzo termico. La differenza tra le due quantità di calore, QC – QF, è pari al lavoro
elettrico prodotto dal generatore. Poiché il funzionamento di un generatore termoelettrico è simile a
quello di un ordinario motore termico, il suo rendimento termico non può superare il limite dato dalle
leggi della termodinamica, cioè il rendimento termico del ciclo della macchina termica di Carnot
funzionante tra gli stessi limiti di temperatura TC e TF. Pertanto nel caso ideale, in assenza per esempio
di dissipazioni di calore, un generatore termoelettrico ha lo stesso rendimento di quello di Carnot.
Il principale svantaggio dei generatori (o dei refrigeratori) termoelettrici è la loro bassa efficienza.
Dopo la scoperta di Seebeck, più di un secolo è trascorso prima che sistemi termoelettrici siano stati
usati nell’ambito della produzione di elettricità. Solo negli anni 1950-1965, a seguito della scoperta dei
semiconduttori (materiali le cui proprietà stanno a metà tra quelle tipiche dei metalli e quelle degli
isolatori), si è infatti potuto aumentare in modo consistente la tensione elettrica fornita dai dispositivi
termoelettrici. La sostituzione di coppie di metalli con coppie di semiconduttori nei circuiti
termoelettrici non è però sufficiente a garantire un rendimento superiore del 10%. Un tale rendimento
rimane troppo basso per un impatto decisivo nel campo dell’elettronica o del recupero di calore in
eccesso. Un circuito termoelettrico non è ancora competitivo nei confronti di un classico sistema a
compressione di vapore (rendimento del 35-40%). Questo ha portato ad un progressivo abbandono
della ricerca e per i più pessimisti la termoelettricità era un tema senza sbocchi futuri. Tuttavia, negli
ultimi dieci anni nuovi esperimenti ed idee hanno risvegliato l’interesse del mondo della ricerca per la
termoelettricità e per le sue possibili applicazioni. Nuovi materiali con caratteristiche più favorevoli e
rendimenti più elevati sono prodotti e studiati in numerosi laboratori di Stati Uniti, Giappone e Europa
[1]. Anche in Svizzera, all’EMPA-Dübendorf (Laboratorio Federale di prova dei materiali e di ricerca
[2]) è stato recentemente iniziato un progetto per lo studio di nuovi materiali termoelettrici.
Malgrado il loro basso rendimento, sistemi termoelettrici sono comunque già utilizzati con successo in
alcune applicazioni ad alta tecnologia (ed alto costo) grazie alle loro piccole dimensioni, alla loro
semplicità, silenziosità e affidabilità. Ad esempio, a partire dal 1980 generatori termoelettrici a base
dei semiconduttori silicio e germanio hanno alimentato le sonde spaziali Voyager e Galileo.
Attualmente si cerca di espandere l’uso di generatori termoelettrici nel campo della conversione
ecologica di calore in eccesso in elettricità, come pure nel campo dei sistemi miniaturizzati. Computer
sempre più potenti ci offrono un esempio dell’importanza dell’integrazione di generatori e refrigeratori
termoelettrici miniaturizzati nell’elettronica.
Ecco alcuni esempi pratici. Durante gli scorsi anni, la ditta Hi-Z Technology di San Diego ha costruito
un generatore termoelettrico di 1000 Watt di potenza capace di sfruttare il calore emesso dal motore
diesel di un camion [3]. Il circuito termoelettrico è situato nel tubo di scappamento del camion ed è
formato da 49 coppie termoelettriche. Esso sfrutta la differenza di temperatura tra il tubo di
scappamento e l’ambiente esterno (circa 200°C). La sua efficienza è del 5%. L’energia elettrica
riguadagnata può alimentare diversi sistemi (accessori) elettrici presenti nel camion, diminuendo in tal
modo il consumo totale di diesel o, usando al stessa quantità di carburante, aumentando la potenza
utile del sistema. Tuttavia anche questa tecnologia non sfrutta ancora abbastanza il calore presente nel
tubo di scappamento. Un migliore sfruttamento può venire raggiunto combinando parecchi circuiti
termoelettrici o migliorando l’efficienza dei materiali utilizzati. Un circuito termoelettrico con una
efficienza del 20% (un obiettivo ambizioso, ma realistico) aumenterebbe considerevolmente la potenza
utile del motore. I risultati ottenuti per i camion potranno poi essere estesi anche alle automobili, dove
la perdita di energia in forma di calore è ancora maggiore.
Fig. 2: Generatori termoelettrici possono sfruttare il calore emesso dal tubo di scappamento di camion e
automobili [3]. Un lato del modulo termoelettrico si trova alla temperatura TC e l’altro lato alla temperatura TF.
TF
TC Tensione V
per gli
accessori elettrici
3
Fig. 3: Diagramma del flusso energetico per un motore diesel senza (a) o con (b) circuito termoelettrico
La ditta islandese Varmaraf ha progettato una serie di generatori termoelettrici che sfruttano l’energia
geotermica (semplice acqua calda) di cui l’isola è ricca [4].
Nel campo della ricerca di materiali termoelettrici da incorporare in sistemi miniaturizzati, la ditta
Infineon a Monaco di Baviera ha sviluppato i primi modelli [5]. Alcuni di questi possono perfino
venire integrati in capi di abbigliamento. Tali generatori termoelettrici miniaturizzati sfruttano la
differenza di temperatura tra la superficie del corpo e i vestiti (circa 5°C) e generano una tensione
elettrica che può poi essere sfruttata per alimentare sensori per il controllo medico o microchip. Gli
attuali modelli generano una tensione di parecchi microwatt per cm 2 .
A dispetto delle più nere ipotesi, il mondo della ricerca sulla termoelettricità non ha ancora esaurito il
suo potenziale. Esso sembra invece offrire nuove e affascinanti sorprese che nel corso degli anni
potrebbero avere un impatto radicale nelle vita quotidiana.
(*) Dr. Sara Romer, EMPA Dübendorf
Referenze
[1] Sito ufficiale della Società Internazionale di Termoelettricità www.its.org
[2] www.empa.ch
[3] www.hi-z.com
[4] www.varmaraf.is
[5] www.infineon.com
b)
a) Diesel
Potenza meccanica
Perdite termiche
Diesel
Potenza meccanica
Perdite termiche
Potenza
riguadagnata
con il
termoelemento. -
claudiomenegatti.
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... e ti dirò di più ... in Cina si trovano delle celle di peltier a prezzi molto interessanti!
Qualche test "economico" si potrebbe fare utilizzando le celle montate nei frigoriferi da campeggio.
Claudio.. -
deltaHF.
User deleted
Una cella di peltier da 360 w costa 55euro, una da 89w 17 euro.
Vengono usate anche per raffreddare le CPU.. -
rikk_s4.
User deleted
Mi stavo documentando sulla fusione fredda ed ho immaginato di utilizzare una cella di peltier per sfruttare il calore a non ero sicuro che potesse funzionare questo sistema poi ho visto questo thread e ecco la conferma...Con un impiantino ad-hoc ci sarebbe forse un guadagno di energia elettrica?! Scusate se magari vado un pò fuori tema. Fatto sta che i 3000 gradi della fusione sono interessanti, a plasma stabile... 
Edited by rikk_s4 - 10/12/2004, 21:39. -
m.vegeth.
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Hola raga!!!
Le celle di Peltier sono molto interessanti, ne volevo comprare 6 delle stesse dimensioni per verificarne esattamente l'efficienza.
Quelle più comuni però non possono operare oltre gli 80°C, ci sono dei modelli ad'ok per la generazione di energia dal calore che supportano temperature della faccia calda più alte, appena trovo il sito lo posto.
Per molto ci ho pensato ma la cosa non è affatto semplice riguardo il loro utilizzo:
Supponendo di metterla il un posto che scaldi tanto questo non è sufficiente, dopo un certo T il sistema si stabilizza ovviamente e l'uscita diventa nulla.
Quello che si deve cercare di fare è creare un circuito termico (molto analogo ad uno elettrico) dove il calore sia costretto a passare per la cella. Questo significa che l'ambiente dove è stato creato calore possibilmente lo deve scambiare solo tramite la cella per un rendimento ottimale ( questo farà incazzare sistemi che ne generano tanto!)
e siccome l'obbiettivo è trarne energia bisogna desistere dal pensare di attaccarci una ventola per raffreddare la faccia fredda e quindi invogliare il calore a passare per lì(non ho mai fatto calcoli ma credo che non convenga). Ulteriore complicazione che sorge: quando gli chiedete energia in uscita la cella tende sempre più a far scomparire il deltaT che è stato creato tra le sue faccie e vi complica la vita.
Morale della storia, se ne devono usare tante per fare qualche cosa di concreto e visto i costi (vedi post di deltaHF) non credo che il sistema a celle di Peltier sia molto conveniente.
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rikk_s4.
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Pensavo qualcosa di simile all'allegato. sicuramente le pompe funzionano con la stessa energia prodotta dalle peltier...
Edited by rikk_s4 - 10/12/2004, 22:14Attached Image
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m.vegeth.
User deleted
Io purtroppo non ho mai fatto test con un circuitino a fluido, le uniche cavolate che ho fatto sono stati con sistemi di dissipazione da aria. La cosa potrebbe funzionare.
Nel caso di dissipazione ad aria il "collo di bottiglia" c'è nella dissipazione della faccia calda, qui se tutto funziona il probleme è mantenere bassa la temperatura del circuito di raffredamento senza spendere ulteriore energia. Ricordo di aver visto un overclock (ovviamente il funzionamento della cella era inverso ma è la quantità di calore scambiato che è determinante in uno e nell'altro caso)che in men che non si dica riusciva a scaldare oltre i 30°C 10l d'acuqa!
Alla faccia di noi che ci scervelliamo per recuperare il calore!!
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ag_smith.
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appunto cmq questa tecnologia delle celle di peltier la conoscevo gia ma n on lo mai considerata cosi' efficente perche c'e il problema della dissipazione . -
m.vegeth.
User deleted
Sempre che CITAZIONE non ho mai fatto calcoli ma credo che non convenga
qui ci sono le pompe che consumano, e non so se esiste qualche punto di lavoro dove il sistema riesce ad auto sostenersi ....
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m.vegeth.
User deleted
Melcor
Molto interessante la sezione handbook, così vi potete fare un'idea concreta di ciò che questa tecnologia offre!!
Buoni Posts. -
Furio57.
User deleted
CITAZIONE (AlessandroTesla @ 10/12/2004, 19:56) Cari i miei kokki,
in barba a chi sostiene il fotovoltaico, sfruttando l' effetto seebeck si ottengono 1000w dal tubo di scappamento di un camion! Questo per quando sostenevo che si può recuperare senza parti in movimento elettricità dal calore residuo di tante caldaiette domestiche a gas con moduli a basso costo....senza correre il rischio di dover regalare fra 10 anni l' impianto solare che oggi ci costa 15/20 milioni alle suore perchè è obsoleto.
Amen!...
Ovviamente attendo le ire di Furio
AlessandroTesla
Ciao a tutti
Ciao Alessandro Tesla, anzi ciao kokko!, se scrivi ciò, evidentemente non hai capito lo spirito del forum e del sottoscritto, ma non importa...
Importa invece che ci sono tre forum qui su "ENERGIE RINNOVABILI" che desidero linkare, che trattano le tue stesse "novità". Alessandro guarda le date..e non lodarti troppo...
non c'è niente di nuovo! Addirittura una azienda che costruisce moduli termoelettrici l' avevo contatata per una rappresentanza in Italia.... e.....puff!
PANNELLO ECOINTROSOFICO Elettrico!
OWER CHIPS Themotunnel chips
VENTILATORE FREE ENERGY Funziona con modulo termoelettrico
Salutoni
Furio57
P.S.
Prima di scrivere "novità" andate a leggere i vecchi post. Così evitiamo inutili ripetizioni! Grazie
Edited by Furio57 - 11/12/2004, 00:37. -
AlessandroTesla.
User deleted
Sono felice di aver suscitato tanto interesse. La mia idea è questa: costruire un elemento da inserire nei camini, dove la temperatura dei fumi supera i 100 gradi ed il calore va buttato via. Funzionando l' elemento in inverno lo scambio è con la temperatura esterna, sicuramente molto bassa se funziona il riscaldamento. Penso si potrebbero recuperare migliaia di watt al giorno con un impianto che costi meno di 1000 euro ed un ingombro nullo perchè l'elemento celle va inserito in serie alla canna dei fumi subito all' uscita della caldaia, altro che solare!
Sotto ragazzi a trovare un fornitore di celle ed a postarlo sul sito subito.
Attenzione: l'effetto peltier (dei frigoriferi portatili) è l'opposto di quello seebeck, cioè dall'elettricità si ottiene caldo e freddo. A noi invece interessa ottenere migliaia di watt da calore che andrebbe sprecato.
Già penso a cellette infilzate in stufe tirolesi refrattarie che restano calde per giorni che scambiano con l'ambiente nevoso esterno... vedo delle automobili ibride dove il calore dei gas di scarico alimenta il motore elettrico, vedo sistemi a combustibili che non richiedono allacciamenti elettrici perchè l'elettricità delle pompe deriva dallo stesso calore... vedo un pannello solare da due lire che mi fa 500 watt con l'effetto seebeck quando il sole arroventa i tetti d'estate e fa andare i condizionatori d'aria...
Se è vero che una resa del 20% è realistica, ragazzi, mettiamoci sotto, forza...
Il Vostro Alessandro Tesla. -
AlessandroTesla.
User deleted
Dai Furio, a me piace soprattutto ridere e ridere insieme a voi. Se si fa scienza senza ironia è noioso, quindi non prendetevela male, ridiamo insieme mentre sperimentiamo, OK?
Voglio bene a tutti voi e vi stimo moltissimo, sinceramente, e questo è uno dei miei siti preferiti del web.
Un bacio a tutti.
AlewssandroTesla. -
Furio57.
User deleted
Ciao a tutti
Anch' io ero molto entusiasta di questi dispositivi, addirittura pensavo ad un pannello solare con integrato integrate celle solari e termoelettriche, 95% di rendimento, un sogno! 15% fotovoltaico e 80% termoelettrico.
Al momento è una tecnologia per i privati irragiungibile.
L' AZIENDA CHE PRODUCEVA IL VENTILATORE GUARDACASO E' SCOMPARSA.
L' AZIENDA CHE HO CONTATTATO E CHE HA FATTO MOLTO RUMORE E CHE POSSIEDE LE ROYALTIES PER QUESTA TECNOLOGIA E' ANCORA IN ALTO MARE.
Per ora dobbiamo rassegnarci a regalare i pannelli fotovoltaici alle suore.
(per chi ha letto questa frase e non ha capito un tubo, vada e rileggersi i post precedenti)
Salutoni
Furio57
P.S. Non è che questa tecnologia se la sono comprata i petrolieri?
Edited by Furio57 - 11/12/2004, 19:21. -
AlessandroTesla.
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Sottolineo il sito già notificato da Furia nella discussione passata:
http://www.powerchips.gi/technology/index.shtml
Io ci ho passato la notte ed è interessantissimo, sembra che fra poco avremo a basso costo tutta l' energia di cui abbiamo bisogno.
Letto questo articolo mi sembra quasi inutile continuare sperimentazioni e ricerca in altri settori.
Sono allibito!
Alessandro Tesla.
EFFETTO SEEBECKEnergia diretta dal calore |