Efectul Peltier a fost descoperit in 1834 si este invers efectului Seaback, de aceea unii vorbesc despre efectul

Seebeck-Peltier. Efectul Peltierconsta in degajarea sau absorbtia de caldura la jonctiunea dintre doi conductori

diferiti (metal sau semiconductor), cand prin aceasta circula un curent electric. Efectul Peltier  se foloseste destul

de intens in ultima vreme in constructia  gentilor frigorifice deoarece prin alimentarea cu curent electric scoate

caldura dintr-o incinta si o transfera in afara. Exact ca in unul din principiile termodinamicii: caldura se transfera la

rece.

Revenind la efectul Seeback acesta se foloseste frecvent in constructia sondelor de temperatura (termocuple) ce

pot masura temperaturi destul de mari chiar pana la 1000 grade C. Generarea unei tensiuni ce poate fi utilizata

este insa o problema mai complicata dar care in ultima vreme datorita avansului tehnologiei a inceput sa fie

rezolvata. In timp au fost multe incercari urmarind in special 2 teluri: obtinerea luminii si alimentarea unui aparat

de radio. S-au obtinut rezultate dar costurile erau destul de mari si de aceea s-a folosit acest efect mai mult in

industria spatiala si militara.

Pentru iluminare ne ajuta si avansul tehnologic produs in obtinerea de LED-uri cu randamente ridicate. Exista

deja LED-uri accesibile ca pret cu un randament de 90 lumen/W in comparatie cu un bec incadescent obisnuit de

15 lumen/wat. Datorita concurentei si a avansului tehnologic s-au construit module ce au devenit accesibile ca

pret si care pot genera suficienta energie pentru cazuri de urgenta. Randamentul de conversie al energiei termice

in energie electrica ramane destul de scazut, intre 4 si 5%,  destul de departe de 15-17% cat se pot obtine in

panourile fotovoltaice comune.

 

Un modul modern obisnuit are o putere in jur de 4w la o dimensiune de 40/40mm si o grosime de 3 mm. Costul

pentru un astfel de modul ajunge si la 100$,  insa multumita tehnologiei chineze (pe care multi o blameaza)

costurile scad destul de mult....La un generator termoelectric obtinerea energiei electrice se face prin mentinerea

unei diferente de temperatura cat mai mari intre cele 2 fete. De obicei fata calda nu trebuie sa depaseasca o

temperatura limita (intre 200 si 300 de grade C) iar fata rece ar fi bine sa fie cat mai rece. Problema se pune, cata

energie consumi, ca sa pastrezi aceasta fata cat mai rece. Este un compromis cost/eficienta.

Avand un randament in jur de 4% pentru o putere de 4wati, este necesara trecerea prin modul a unei cantitati de

100 w de caldura, ceea ce nu este deloc usor. Avantajele modulelor sunt totusi importante: nu au parti in miscare,

nu fac zgomot, nu necesita intretinere iar durata lor de functionare neintrerupta poate ajunge pana la 30ani! Un alt

avantaj major este ca nu conteaza diferenta de temperatura intre cele 2 fete, chiar daca este foarte mica el tot

produce curent electric. In diagrama de mai jos se poate observa cum functioneaza un modul. Daca se

alimenteaza cu energie electrica atunci modulul functioneaza in acelasi fel ca si pompa de caldura (Peltier) si

atunci o fata devine rece iar celalta calda. Daca se aplica o diferenta de temperatura intre cele 2 fete atunci

modulul produce curent electric.

Aplicatiile posibile pentru aceste module pleaca de la incalzirea directa (cu gaz, cu alcool, chiar cu lemne!) si

pana la energia geotermala sau in colectoarele solare. La motorul termic aproximativ 70% din energia benzinei se

transforma in caldura. BMW are un proiect de recuperare de energie electrica din caldura gazelor de esapament.

Incalzirea directa este eficienta atunci cand oricum caldura este produsa din necesitate (iarna sa zicem, la

cabane in varf de multe  atunci cand oricum se incalzeste incaperea).

O alta varianta interesanta pe care ne-o propunem si noi de explorat este transformarea unei parti din energia

calorica folosita pentru incalzitul apei(centrala termica) in curent electric capabil sa actioneze pompa de

recirculare a centralei. Cei care au centrala termica stiu foarte bine ca atunci cand se intrerupe curentul, se

opreste si centrala iar daca acasta problema se intampla iarna atunci este o mare problema.

In obtinerea de energie din apa geotermala se folosesc instalatii ce se bazeaza pe vaporizarea si lichefierea unui

fluid cu punct de fierbere scazut, asa numitul Ciclu Binar, care se foloseste pentru obtinerea energiei electrice din

ape geotermale cu temperatura mai redusa de 180 grade C. Atunci se foloseste un fluid intermediar gen freon

care se vaporizeaza absorbind caldura, presiune vaporilor invarte turbina ce actioneaza generatorul electric iar

apoi gazul se condenseaza si procesul se reia. Randamentele in acest caz (sunt temperaturi mai mici de 100

grade C majoritatea apelor geotermale din Romania) sunt destul de mici, cam intre 4 - 8%. Producatorii de

centrale binare sunt citiva in lume, 3-4 ca numar, care isi protejeaza foarte bine tehnologiile motiv pentru care

chiar daca cineva  are bani, daca ei nu vor, nu vor livra acel echipament. In acest caz particular precum si in

recuperarea energiei din apele tehnologice ce pot avea 40-50 grade C, tehnologia modulelor termoelectrice

devine interesanta. In cazul modulelor se observa ca se poate obtine curent electric fara nici o piesa in miscare.

Soarele emite aproximativ 40-45 % in vizibil si 55-60% in infrarosu (caldura). Panourile fotovoltaice transforma in

energie electrica doar partea vizibila din spectru, caldura chiar reducand randamentul. Concentratoarele de

energie solara se bazeaza mai ales pe caldura emanata de Soare dar se intampla ca in momentul in care s-a

depasit capacitatea de stocare a boilerului sa apara probleme cu caldura in exces. Transformarea acestei calduri

in curent electric ar fi o solutie foarte buna.

O alta aplicatie a acestor module o vedeti si in schema de mai jos in care se face o comparatie intre refrigerarea

cunoscuta si refrigerarea folosind modulele Peltier. Acestea deja se folosesc de exemplu la lazile frigorifice

turistice care au incorporate cate una, doua sau mai multe module ce mentin o temperatura scazuta constanta in

interiorul lazii.

Cam acestea ar fi aplicatiile cele mai comune pentru modulele termoelectrice si noi vom incerca sa atingem cat

mai multe din ele. Modulele fiind reversibile, adica pot fi folosite si pentru transferul caldurii (efect Peltier) vom

incerca si aplicatii in acest domeniu. Contributia noastra la aceasta problema/tehnologie este obtinerea unui

generator accesibil, pe care oricine este interesat poate sa il cumpere si sa il folosesca. Am avut in vedere si

zonele neelectrificate din Romania, zonele izolate, expeditiile turistice, exploratori, cabane in munti...