Construa Seu Próprio Gerador Termoelétrico: Como Funciona e Guia DIY

Seção Lateral de Gerador Termoelétrico

Fonte: Wikimedia Commons

Atualmente, muitas pessoas ao redor do mundo adotaram a colheita de energia verde. Por que? Simples! Ela oferece eletricidade a partir de fontes de energia desperdiçadas ou diferentes em um ambiente. Curiosamente, o sistema faz tudo isso sem baterias ou conexão à rede. Algumas de suas fontes de energia e calor incluem térmica, solar e radiofrequência. Dito isso, a tecnologia de colheita de energia termoelétrica é uma fonte de energia que se enquadra na categoria verde. E ela usa o efeito Seebeck para transformar gradiente de temperatura em energia elétrica. Então, você tem interesse em aprender como construir um conversor de produção de energia robusto e confiável? Ou seja, um que produza eletricidade onde o calor se dissipa? Então, você deve considerar fazer geradores termoelétricos DIY.

Neste artigo, ensinaremos sobre o TEG, passos detalhados de como fazer um, e muito mais.

Vamos começar!

O que é TEG?

Diagrama de Gerador Termoelétrico

Fonte: Wikimedia Commons

O TEG ou gerador Peltier é um dispositivo semicondutor de estado sólido. De fato, ele transforma a diferença de calor entre as camadas do dispositivo em eletricidade (ou uma valiosa fonte de energia CC).

Além disso, é crucial não confundir o cooler termoelétrico com o TEG. Afinal, ambos têm os mesmos componentes. Na verdade, o cooler termoelétrico produz uma corrente elétrica quando você aplica tensão ao dispositivo. E eventualmente se torna um dispositivo termoelétrico.

Então, a eletricidade do calor estimula o efeito Peltier. Portanto, o produto move calor do lado frio para o quente. Mas os geradores termoelétricos ajudam a remover ou adicionar calor, especialmente para dispositivos de estado sólido. Também vem com dois materiais semicondutores diferentes que você pode usar para o efeito Seebeck.

O que é o efeito Seebeck? Ele ajuda o TEG a começar a produzir energia elétrica quando você o submete a uma diferença de temperatura em seus lados opostos. E isso acontece quando a estrutura interna configurada do TEG usa semicondutores dopados tipo p e n.

Falaremos mais sobre isso mais adiante neste artigo.

Como Funcionam os Geradores Termoelétricos?

Antes de pular para como funcionam os geradores termoelétricos, é vital entender sua construção.

Construção do TEG

O TEG geralmente tem dois semicondutores especiais tipo P e tipo N, e cada um dos semicondutores tem diferentes densidades de potência de elétrons. Dito isso, você pode começar colocando seus pilares semicondutores alternados (tipo p e n) termicamente. E os pilares devem se alinhar. Ou seja, os postes devem estar eletricamente em série. Com isso, você pode usar uma placa condutora termicamente em cada lado para unir ambos os pilares.

A dica aqui é optar por uma placa condutora cerâmica – se você não quiser adicionar outro isolante. Então, quando você aplica uma tensão nas extremidades livres dos semicondutores, a corrente fluirá através da junção bimelática. Consequentemente, você notará uma diferença de energia térmica, que não é uma exceção ocasional. Além disso, a porção da configuração com a placa de resfriamento absorve o calor (gases de escape quentes) e o move para o outro lado do dispositivo.

Princípio de Funcionamento dos Geradores Termoelétricos

Os geradores termoelétricos funcionam usando o efeito Seebeck. E este efeito acontece quando os semicondutores experimentam portadores de carga movendo-se dentro deles. Mas o portador de carga que você terá dependerá do tipo de semicondutor que usar.

Por exemplo, portadores de carga são lacunas em semicondutores tipo p dopados e elétrons no tipo n. Dito isso, do lado quente do semicondutor, os portadores de carga tendem a difundir. Como resultado, uma extremidade do dispositivo terá um acúmulo de todas as formas de cargas de energia.

Um Gerador Termoelétrico de Radioisótopo

Fonte: Wikimedia Commons

Portanto, o acúmulo gerará um potencial de tensão diretamente proporcional à diferença de temperatura através do semicondutor.

O que é o Efeito Seebeck?

O efeito Seebeck acontece quando um material condutor eletricamente desenvolve uma força eletromotriz entre dois pontos devido a uma diferença de faixa de temperatura. Então, você pode chamar a fem de termoelétrica ou fem de Seebeck.

Além disso, o coeficiente de Seebeck refere-se à razão entre a diferença de faixa de temperatura e a fem. Então, o termopar ajuda você a medir a diferença de potencial entre as extremidades (quente e fria) entre dois materiais de design de módulo distintos.

Além disso, a diferença de potencial é proporcional à diferença de temperatura (entre as extremidades fria e quente). Mas, a desvantagem deste efeito é que ele requer diferenças extremas de temperatura.

E esta é a parte difícil do sistema porque calor excessivo em um lado do dispositivo aquecerá o outro lado. Portanto, pode danificar o TEG e produzir zero eletricidade.

Então, para manter resposta ótima, apenas um lado do seu TEG deve estar quente, e o lado oposto deve estar frio.

Gerador Termoelétrico DIY

Gerador Termoelétrico DIY

Fonte: Phys.org

Aqui está a lista de coisas que você precisa para construir seu gerador termoelétrico DIY:

• Velas (10)
• Bandeja de alumínio (1)
• TEC (8)
• Fita isolante (1)
• Fio de solda (1)
• Placa de alumínio (1)
• Estilete X-acto (1)
• Loctite (1)
• Regulador de tensão (1)
• Ferro de solda (1)
• Pasta termoelétrica (1)

Passos

Passo 1 – Fixar e Soldar os Coolers Termoelétricos

Comece usando uma régua para confirmar a dimensão do seu TEC (cerca de 40 x 40 mm). Então, use seus 8 TEC. Mas se você quiser mais corrente e tensão, pode usar 10. Então, com os 8 TEC, a base da sua bandeja de alumínio deve ser 160 x 80 mm.

Enquanto estiver nisso, certifique-se de que sua base seja plana. Dessa forma, é fácil colar seu TEC, permitindo obter o gradiente de temperatura. Em seguida, você pode isolar a área onde instalará o TEC com fita isolante.

Depois, coloque um pouco de pasta térmica no lado em branco. Enquanto estiver nisso, cole o TEC com as letras voltadas para cima. Com isso, você verá os fios formarem pares (vermelho e preto). Exceto o fio preto do TEC número 4 e o fio vermelho do número 8, solde os outros cabos.

Em outras palavras, TEC 8 e 4 devem permanecer soltos. Então, você pode completar o loop soldando o TEC 5 (fio preto) ao TEC 1 (fio vermelho).

Quando completar o processo aqui, coloque mais fitas isolantes nos pontos de solda. Dessa forma, os problemas de solda não terão contato com outras superfícies.

Passo 2 – Crie Seu Suporte

Neste passo, você precisa considerar a altura da sua bandeja de alumínio, que é 50 mm. Com isso em mente, adicione uma espessura de TEC de cerca de 5 mm. Então, a distância entre o TEC e as chamas das velas pode ser 15 mm.

O cálculo é o seguinte:

• Vela + chama = 30 mm
• Altura da bandeja de alumínio + espessura do TEC = (50 + 5) = 55 mm
• Espaço entre TEC e chama = 15 mm
• Altura total do suporte = 100 mm

Com isso em mente, certifique-se de que sua placa de alumínio tenha cerca de 430 x 100 mm.

Passo 3 – Construa Suporte para Seu Regulador de Tensão

Você pode fazer isso cortando uma tira de alumínio, e a dimensão pode ser 30 x 250 mm. Em seguida, dobre as bordas. Consequentemente, as bordas devem se ajustar perfeitamente aos lados da bandeja de alumínio. Depois, apoie o suporte colando três rolhas. Com isso, você pode colar seu regulador de tensão diretamente na rolha para isolamento.

Passo 4 – Conecte os Fios do TEC ao Regulador de Tensão

Tipicamente, o fio preto é negativo enquanto o vermelho é positivo. Então, se você medir a tensão entre TEC 8 e 4, uma tensão negativa resultará. Portanto, significa que há polaridade invertida por causa da forma como você soldou as pastilhas do TEC inicialmente.

Consequentemente, você tem que fazer uma conexão reversa para as pastilhas do TEC ao regulador de tensão.

Também, como o TEC trabalha com diferenças de temperatura, use uma placa de alumínio. Enquanto estiver nisso, dobre as bordas. Dessa forma, seu TEC receberá mais calor das velas. E seu alumínio (160 x 120 mm) deve cobrir além das placas do TEC. Então, cole o alumínio no TEC com um pouco de cola térmica e deixe secar.

Passo 5 – Teste Tudo

Adicione tantas velas quanto sua base suportar. Então, acenda as velas e fixe sua bandeja. Depois, adicione um pouco de água e cubos de gelo – para tornar sua água mais fria. E água mais fria se traduz em mais energia. Com isso, você notará uma luz no LED conectado ao seu regulador de tensão. Consequentemente, a tensão no display começará a aumentar.

Depois disso, você pode esperar cerca de dois minutos para a configuração estabilizar. Após isso, pressione o botão do regulador de tensão. Como resultado, seu filtro permitirá apenas 5V passarem pelo regulador.

Conclusão

É possível construir geradores termoelétricos DIY desde que você siga os passos neste artigo. Além disso, construir este dispositivo de energia livre é um bom passo na direção certa – especialmente se você é um defensor do verde. Além disso, ajuda você a converter temperatura em eletricidade com facilidade.

O que você acha sobre TEGs? Precisa de ajuda para configurar o dispositivo? Sinta-se à vontade para nos contatar. Ficaremos felizes em ajudar.