Thermoelektrischer Generator -=- Seebeck Effekt

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Thermoelektrischer Generator -=- Seebeck Effekt

Beitragvon SaschaB » Mi 6. Mär 2024, 18:40

Moin!

Ich habe letzten Sommer etwas mit Peltiermodulen experimentiert.
Prinzip ist einfach: Strom rein, eine Seite wird kalt, die andere warm.
Oder anders herum: Wärme auf der richtigen Seite rein, die andere Seite Kühlen und bei genug Delta zwischen den beiden kommt Strom raus.

https://de.wikipedia.org/wiki/Thermoelektrizit%C3%A4t

Das war im Keller mit Teelichtern und einem CPU Lüfter zum kühlen. Hat schon funktioniert, war aber halt alles wirklich mehr gebastelt als mir lieb war.
Deswegen möchte ich dieses Jahr das ganze in etwas größeren Rahmen testen.
Dazu werden mehrere Module elektrisch in Reihe geschaltet auf einem Metall befestigt.
Das Metall wird durch Sonneneinstrahlung die durch Spiegel konzentriert wird erhitzt.
Ich habe das letztes Jahr mit einer Satellitenschüssel schon ausprobiert.
Diese wurde mit reflektierenden Klebeband zu einem Spiegel umgebaut.

Damit habe ich dann eine schwarz lackierte Metallplatte auf über 160 Grad erhitzt.
Da gibts sogar ein Video von.

https://youtu.be/x15FsNkCm_k

Wie man sieht ist die Hitze beim zweiten mal begiessen schon wieder unter 100 Grad gefallen.
Upscalen muss also die Lösung sein. ;)

Ich hab keine Ahnung was da am Ende bei raus kommt.
Ich hoffe so auf 20V die ich dann in einen Solarladeregler leiten würde, der dann halt auf meinen Speicher mit wirkt.
Wobei natürlich im Moment nur eine Sorte TEG Module getestet werden.
Dort muss dann ggf. ein besserer Typ gefunden werden.
Auch wieviele Module ich in Reihe oder dann mehrere in Reihen/Parallelschalten schalten muss kann ich noch nicht sagen.
Wird viel zu messen und dokumentieren geben.

Eines meiner größten Probleme war mein Temperaturdelta zu halten. Dies konnte ich bisher baulich leider nicht wirklich gut machen.
Mit meinem neuen Aufbau sollte dass aber viel besser klappen.
Und genau dafür überlege ich gerade wie ich eine Schaltung realisieren kann, die mit aber einer gewissen Temperatur Lüfter einschaltet die, die Kühlkörper belüften sollen.
Dazu wollte ich selber eine kleine Platine löten an der ich dann die vier oder fünf kleinen Lüfter anschließe.
Mein Plan bisher sah vor das ich dort einen PTC und einen Poti verwende, um meine Schaltspannung für entweder einen Optokoppler oder einen Transistor zu erhalten.
Sollte jetzt kein Hexenwerk sein und wenn ich da noch eine LED mit rein ferkel dann seh ich auch den Schaltzustand jeweils.

Fällt da jemand etwas einfacheres zu ein vielleicht?

Weitere Bilder und Videos werd ich dann in Zukunft nachreichen.
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Re: Thermoelektrischer Generator -=- Seebeck Effekt

Beitragvon SaschaB » Di 19. Mär 2024, 12:53

Moin!

Hier nun was ich bisher gemacht habe.


Kleine praktische Vorführung:

Hinzufügen von Energie in form von Hitze erzeugt eine Spannung.
Dies ist soweit ich weiß die einzige Anwendung wo direkt Hitzeenergie in elektrische Energie gewandelt wird.

Fingerpower. Gemessen werden bis 800+mV
https://youtu.be/5gfV4XuFhZU

Sobald genug Wärmeenergie zur nicht geheizten Seite gewandert ist und das Temperatur Delta zu gering wird, nimmt die Spannung kontinuierlich ab.


Demo 2, Feuerzeug. Diesmal ein ganzes Volt!
https://youtube.com/shorts/bp-WoPXnucA



Ein paar Tage später habe ich dann das hier aufgebaut.

https://youtu.be/QbfUn2wdfCo

https://drive.google.com/file/d/1PU-8pj ... sp=sharing

Ein dickeres Alublech um den größeren Bereich abzudecken der die Wärme der Teelichter aufnimmt. Dann eine Schicht WLP, darauf das Modul, WLP und dann ein alter PC Kühlkörper drauf.
Ich hatte gehofft das die passive Kühlung ausreicht. War aber leider nicht überzeugend.
Ich muss aber auch sagen das der Temperaturunterschied nicht besonders groß war. Wie auf dem Bild zu sehen.


Nun zwei Module in Reihe und ein neuer Aufbau da der Kühler zu klein ist.
Wie man hier sieht.

https://youtu.be/IBdQfieTZIY

https://drive.google.com/file/d/1PYM1AL ... sp=sharing

Die große Platte auf der "kalten" Seite hat dafür gesorgt, dass eben diese möglichst lange kalt blieb.
Der Kühlkörper ist an der Stelle wohl komplett nutzlos. Zumindest passiv.

Und deswegen. Eine aktive Kühlung zusammen gezimmert.
Achja. Und auf vier Module geupgraded. In Reihe.

https://youtu.be/S6mHwFzOaSo



Dinge die ich aufgrund meines semi-optimalen Versuchaufbaus herausgefunden habe.
-Die Luftbewegung des aktiven Kühlers reicht aus um beide "Hitzeleitplatten" zu kühlen. Schlecht. Ich hatte ihn zu erst senkrecht saugend über dem Kühlkörper befestigt.
-Das Temperaturdelta muss deutlich größer werden. Mit meiner "Schüssel" hab ich 160 Grad geschafft. Ohne Nachführung.
-Die Platten halten für Versuche die Temperatur viel zu lange. Die Kühlung war unzureichend, entsprechend brach die Spannung irgendwann weg.
-Die Platten halten die Temperatur recht lange. Das ist super in der praktischen Anwendung, wenn sich mal eine Wolke vor die Sonne schiebt.


Für meine zweite Versuchsreihe habe ich nun folgendes vor.
Ich werde mindestens 12 Module auf einem 60cm langen Edelstahl Flachstahl Stück anordnen. Darauf kommen richtige räumlich abschließende Kühlkörper. Gekühlt wird mit fünf kleinen temperaturgesteuerten Lüftern.
Darüber kommt ein Kabelkanal der nach oben Schutz gegen Regen und Sonne bietet. Entlang der Längsachse werden nun schmale Spiegel so angebracht, dass deren Winkel das Sonnenlicht von unten gegen den Flachstahl wirft.
Dann versuche ich heraus zu finden wie ich die Module am besten verschalte. Und generell halt heraus finden ob diese Kühlmethode überhaupt funktioniert oder ich da evtl. mit Wasser kühlen muss. Entscheidend ist erstmal das Delta so hoch wie möglich zu pushen um dann auf geeignetere Module zu wechseln.



Ich scheine im Moment Probleme beim einbinden der Fotos und Video zu haben. Ich lasse sie erstmal nur als Link drin.
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Re: Thermoelektrischer Generator -=- Seebeck Effekt

Beitragvon Bernd » Di 19. Mär 2024, 21:35

Interessante Experimente die du da durchführst.
Hast du mal versucht die erzeugte Spannung mit irgendetwas zu belasten, um zu ergründen was man da als Leistung erwarten darf ?

Grüße

Bernd
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Re: Thermoelektrischer Generator -=- Seebeck Effekt

Beitragvon SaschaB » Di 19. Mär 2024, 22:22

Bernd hat geschrieben:Interessante Experimente die du da durchführst.
Hast du mal versucht die erzeugte Spannung mit irgendetwas zu belasten, um zu ergründen was man da als Leistung erwarten darf ?

Grüße

Bernd


Bisher nicht.
Ich habe aber seit den Versuchen, das war ca. September letztes Jahr noch ein Multimeter angeschafft und werde dann in Zukunft gleichzeitig Strom und Spannung messen können. Auf die Art und Weise war das bisher ja auch nur für ca. 30 Sekunden stabil. Ich muss ja generell erstmal eine nutzbare Spannung erzeugen. Hab da auch schon einen kleinen Konverter liegen. Irgendwas passendes werde ich mir dann später selber löten. Hab aus der Ausbildung noch arbeitsproboen da. Flip Flops oder eine kleine Ampelschaltung. Bis es so richtig warm ist, ist ja auch noch Zeit.
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Re: Thermoelektrischer Generator -=- Seebeck Effekt

Beitragvon SaschaB » Do 21. Mär 2024, 17:56

Moin!

So langsam trudelt immer mehr Material ein, so langsam kann man alles zusammen legen, schauen wegen Kabellängen usw.
Als nächstes baue ich am Wochenende wohl ein Pappmodell, damit ich die Spiegel mal alle winklig anbringen kann, um zu sehen ob das alles so zusammen passt wie ich mir das vorstelle.


https://drive.google.com/file/d/1QuGsyS ... sp=sharing

Kabelkanal als Wetterschutz über dem Kühlkörper und den darunter liegenden Modulen und der Lüfter.


https://drive.google.com/file/d/1QXZnYx ... sp=sharing

Neue Lüfter. Mehr Power. Also durchzug. Ausserdem dazu eine Lüftersteuerung. Wollte eigentlich was selber löten. Dann hätte ich jetzt aber auch noch die Kabel verlängern müssen und.. Ich hätte eh mehr Power gebraucht.
Insgesammt hab ich jetzt unter den Kühlkörpern platz für 10 Module.


https://drive.google.com/file/d/1QhUn2o ... sp=sharing

Mein Probe Edelstahl. Nicht breit genug. Nicht dick genug. Dieses Stück Flachstahl muss hinterher die ganze Konstruktion zusammen halten.
Vorne und hinten kommen noch fette Blöcke dran die dann Endstücke halten werden. An den Endstücken sind dann auch die Spiegel so angebracht das man mittels schrauben den Winkel etwas ändern kann.
Falls sich das ganze entscheidet sich zu verziehen. Also, mechanisch durch die Hitze.

https://drive.google.com/file/d/1QmmgeH ... sp=sharing


Ich muss dann noch eine Box bauen, wetterfest in die alle Kabel rein gehen. Und raus. Also die Lüfter zum Beispiel und Temperatursensor.
Ach und zwei Buchsen das ich ohne öffnen die Spannung messen kann. Geladen wird damit dann erstmal über einen kleinen Laderegler eine 5Ah Litium Batterie.
Wenn überhaupt irgendetwas lädt. :mrgreen:

Wir werden sehen.
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Re: Thermoelektrischer Generator -=- Seebeck Effekt

Beitragvon SaschaB » So 24. Mär 2024, 16:16

Moin!

Ich komme gerade aus dem Keller. Ich hatte mir im Herbst wohl noch einen "Versuchsträger" gebaut und den total vergessen.
Dachte schon ich müsste mit WLP rumschmieren heute.

Zwei Module in Reihe auf einem Stück Alu das von drei Teelichtern geheizt wird.
Darauf einer von den neuen Kühlkörpern mit zuerst einem neuen Lüfter. Später dann zwei.

Maximale Spannung habe ich gemessen von 2,8xx Volt.
Strom ist.. Ja.. 0,2 müA

Wenn ich einen Verbraucher dazu geschaltet habe, in dem Fall einen der Lüfter dann brach die Spannung sofort um ein Volt ein.
Bei knapp 3 Volt dreht da natürlich auch nix. Wird interessant zu sehen wie das dann bei 12V oder 15V aussieht.
Hatte auf die Schnelle keine einzelne LED gefunden.

Aufgefallen ist das die Lüfter wohl förmlich die Energie aus dem Alu gezogen haben. Nachdem ich den zweiten dazu geschaltet hatte, verlor ich fast ein ganzes Volt bis sich die Temps wieder eingeregelt hatten.
Das Alu hab ich mit knapp 65 Grad gemessen, bei 14 Grad Umgebungstemperatur. Am Kühlkörper selber konnte ich leider kein verwertbares Messergebnis erreichen. Unzureichende Messmittel. Muss ich mal abstellen.

Nachdem ich die Kerzen gelöscht hatte, fing die Spannung an langsam zu sinken. Die Lüfter liefen aber noch.
Nachdem ich die Lüfter dann abgeschaltet hatte, fiel die Spannung dann rapide weil das Temperaturdelta einfach zu klein wurde.
Ich vermute das ich 20-25 Grad an Delta hatte. Man findet leider nichts online, keine Temperaturkurve oder irgendwas womit man erahnen könnte wo die Reise mal hin geht bei 100+ Grad Delta das ich anstrebe.

Tatsächlich werden die Module eher zum Kühlen benutzt.


https://youtu.be/--snRZoSC1U
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