Цим питанням я задався, коли готувався піти в похід на байдарках на два тижні. Електроенергія потрібна, перш за все, для поповнення заряду акумуляторів в фотоапаратах, а також акумуляторів в ліхтарях.
Пані та панове, чи знайома Вам така чудова річ, як термоелектричні модулі Пельтьє?
Це досить поширені в наш час пристрої, широко використовувані любителями комп'ютерного "розгону" для екстремального охолодження деталей своїх комп'ютерів. Суть ідеї полягає в тому, що це за формою плоский напівпровідниковий прилад, що має два дроти "+" і "-", а також дві поверхні - "гарячу" і "холодну". Якщо пропускати через нього постійний струм, то "холодна" сторона буде охолоджуватися, а "гаряча" нагріватися - прилад працює як тепловий насос. За паспортом, різниця температур може досягати 60 градусів. Це означає, що наприклад, якщо "гарячу" сторону охолоджувати до температури 20 градусів (кімнатна температура), то "холодна" сторона охолоне до мінус 40 градусів. Якщо поміняти місцями "+" і "-", "гаряча" і "холодна" сторони також міняються місцями і тепловий потік змінює напрямок.
Але виявляється, у цих модулів є ще одна цікава особливість: якщо прикласти до них різниця температур, то вони починають давати електричний струм! Саме на цьому ефекті і передбачалося створити портативний джерело електроенергії для походу.
Так як в поході обов'язково є багаття і кипляча вода, передбачалося в якості "гарячого" джерела тепла використовувати пар, а в якості "холодного" - холодну воду.
Отже, пар по трубках (в одну входить, з іншого виходить)
потрапляє в спеціальний теплообмінник, виготовлений з алюмінієвої пластини товщиною 10мм
Всі отвори в цьому теплообміннику з'єднуються тільки одним каналом, а в зборі з трубками, які вкручені і вклеєні в нього за допомогою епоксидного компаунда, це виглядає так:
Теплообмінник має розміри в точності за розміром модулів Пельтьє. Модулі притискаються до теплообмінника з двох сторін чотирма гвинтами (спочатку гвинтів передбачалося вісім, але в результаті моєї недалекоглядності і конструкторської бездарності двом з них завадили парові трубки, а інші два з протилежного боку вирішено було не встановлювати, щоб уникнути перекосу),
тому отвори в теплообміннику і канальці між ними утворюють систему сполучених парових камер. Він увійшов до одного трубку, пар проходить по єдино можливого шляху послідовно через кожну парову камеру, утворену обсягами отворів в теплообміннику, і виходить через другу трубку. Тепло від пара передається модулю при безпосередньому контакті з його поверхнею (на площі, що дорівнює сумарній площі отворів в теплообміннику) і через матеріал теплообмінника.
Для притиснення модулів Пельтьє до теплообмінника і для відводу тепла до "холодного" джерела тепла використовуються алюмінієві пластини товщиною 5мм
Для запобігання попадання охолоджуючої води всередину модулів Пельтьє, вся збірка герметизирована напівпрозорим силіконовим затікає герметиком
Тепер залишилося тільки пустити пар по трубках, а саму збірку опустити в ємність з холодною водою. Однак, в результаті експериментів на кухонній плиті з'ясувалося, що напруги, яке видає ця система, недостатньо для повноцінного заряду акумуляторів. "Холодна" вода в системі охолодження ємності швидко нагрівається, різниця температур зменшується і напруга ще більше знижується. Крім того, для повноцінної зарядки акумуляторів потрібно досить тривалий час, що обчислюється годинами (від слова "час", а не "годинник"), як показала практика, в похідних умовах при дощовій погоді не завжди вдається розвести хороший вогонь і закип'ятити воду, не кажучи вже про паропроізводстве протягом декількох годин.
Тому дана система так і залишилася незадіяною, а замість неї була зібрана інша - на сонячних батареях. До її складу входить збірка сонячних елементів, яку можна згорнути в "трубочку"
і блок-стабілізатор для забезпечення необхідного напруги для заряду Li-ION акумулятора
Як потім показала практика експлуатації - це рішення цілком придатне для виконання своїх функцій.