Hallo allerseits,
damit ich mal eine realistische Vorstellung erhalte eine Frage:
Wieviel Spannung und Strom kann ich aus einem (rückwärts betriebenen)
Peltierelement gewinnen, wenn ich es auf die Haut auflege?
Fall 1:
Gesetzt der Fall, die Luft hat eine konstante Temperatur von ca. 25°C
und der Arm ca. 32°C und die Temperaturdifferenz wird relativ konstant
gehalten.
Fall 2:
Die Temperatur kann von der kühleren Seite nicht schnell genug abgeführt
werden, so dass sich eine Differenz von ca. 2°C einstellt.
Wieviel "Power" kann man so einem Element noch entnehmen?
Hallo,
ich habe damit in der Vergangenheit auch Experimentiert...
Bei ∆T= 2°K wirst Du nichteinmal eine LED zum glimmen bringen.
Bei idealen Bedingungen erreichst Du ca. 8% Effektivitaet mit
herrkoemlichen Elementen (wie z.B. vom grossen C oder Poli usw.).
Das heisst, wenn du es schaffst 50W Waerme auf der einen Seite anzulegen
und diese auch auf der anderen Seite abzufuehren, dann erwirtschaftest
Du 4W an elektrische Energie! Aber der Luefter, der die Waerme abfuehren
soll, wird wahrscheinlich mehr Power verbrauchen als Du erzeugst.
In Zusammenarbeit mit Freunden vom M.I.T. haben wir einen Weg gefunden
den
Thermoelektrischeneffekt derat zu steigern, dass wir auf ca. 39%
gekommen sind. Die Kosten fuer diese Halbleiter basierten Elemente sind
jedoch derzeit noch zu hoch. Bei aller Liebe zur Umwelt, rechnet sich
das nicht.
Aber was hast Du eigentlich vor....vielleicht gibt es ja noch andere
Wege Energie umzuwandeln......
LG aus Addis
Klaus
wäre doch schön, ein oder mehrere Peltierelemente auf die Haut zu kleben
und damit einen Mikrocontroller zu versorgen.
Rechnerisch benötige ich dafür ca. 30mA (Mikrocontroller + bischen was
externes) bei etwa 3.3V, d.h. mit 100mW käme man schon locker aus.
Was heisst denn eigentlich 50W Wärme? Man kann doch nur Energieabgabe
pro Fläche angeben...
So ein Element hat doch nur ca. 4cmx4cm Fläche (=0,0016m²),d.h. bei
einem groben Richtwert von etwa 100(?) Watt menschlicher Ruheleistung
und einer Körperoberfläche von grob geschätzt 2m² (?) werden über so ein
kleines Element doch nur sehr geringe Wärmeenergien abgeführt..., mit
den Richtwerten etwa demnach etwa 0,0016m²*(100Watt/2m²) = 80mW
Als Wirkungsgrad hab ich bisher sehr wenige daten über Peltierelemente
gefunden, von 50% bis den hier genannten 8%...
Im falle von 50% Wirkungsgrad käme ich auf eine elektrische Leistung von
40mW. Bei 8% Wirkungsgrad auf 6,4mW.
Allerdings geht meines Wissens nach die meiste Wärme über den Kopf
verloren, d.h. ein noch unbekannter Trageort-Faktor müsste mit
einbezogen werden...
Wie stehen eigentlich meine Zahlenannahmen? 100 Watt Ruheleistung und
2m² Körperoberfläche? realistisch oder wmoit würdet ihr rechnen`?
...PS:
Was ich in den Annahmen noch überhaupt nicht drin habe ist die
Temperaturdifferenz.
Wie hängt der Wirkungsgrad und die Gesamtenergie von den
Betriebstemperaturen und deren Differenz zueinander ab?
Die 50W sind ja nur ein Rechenbeispiel.....
Bei einen 4x4cm LowBudget Element vom grossen C liegt die maximale
Waermeleitkapazitaet bei 0,1416W/K pro cm². Das waren zumindes die
Werte, die wir im Labor erzielt haben. Und dabei erreichten wir 8%.
Bei 16 cm² Flaeche waren das 2,2656W/K. Als max. ∆T hatten wir 34,3K
also
77,71W Waerme durch das Element "gejagt" und gerade mal 6,2W an
elektrische Energie "gewonnen".
Aber der Luefter um die Waerme abzuleiten verbrauchte mehr als 50W...Nur
mal so am Rande...
Man kan sich den Luefter natuerlich auch sparen und den Kuehlkoerper
entsprechend dimensionieren, aber das duerften dann schon einige m² an
Oberflaeche werden und fuer gute Belueftung sollte man dann auch sorgen.
Nun koennte man ja sagen, dass bei 34,3K 6,2W erzeugt wurden und bei 2K
dann ja ca. 360mW rauskommen muessten...leider nicht, da die Dinger
nicht linear arbeiten....aber ich kann das morgen mal in Lab messen
lassen was bei Deinen Werten raus kommt....
LG aus Addis
Klaus
Das wäre echt klasse, wenn du das machen könntest. einfach mal so ein
Ding auf den Arm kleben und am Anfang messen und nach ca. 10 Minuten mit
stationärem Zustand nochmal.
Ab 100mW kann man denke ich problemlos eine Schaltung betreiben.
mfg
Was machst du dann mit dem µC, wenn du nicht genug leistung übrig hast,
um eine LED zum Blinken zu bringen? Nagut man könnte ein ePaper-Display
nehmen und es nur selten umschalten. Das würde sich dann auch gut tragen
lassen. Andereseits kommst du bei dem Szenario wo das Peltierelement
genügt auch mit einer einzelnen Knopfzelle 2 Jahre aus.
Pelztier schrieb:> wäre doch schön, ein oder mehrere Peltierelemente auf die Haut zu kleben> und damit einen Mikrocontroller zu versorgen.
Ob das so toll aussieht, wenn Du mit grossen Kühlkörpern übersät
durch die Gegend läufst? Wenn Du so etwas machen willst, solltest
Du zumindest "echte" thermoelektrische Generatoren nehmen.
Gruss
Harald
Noah (Gast) schrieb:
..Nagut..
Es mussen heissen Nugat, nix Turkisch Met Met Met.
Machen doch Locher in Fez (du wissen krasse Hut aus Sultan Zeit, du
mussen mal aufsetzen). Kleine an Seite große oben und Windrad rein.
Prima, wie sagen, Aufewind-Kraftwerk.
wie unterscheidet sich denn der thermoelektrische Generator von einem
Peltierelement, außer dass eben "offiziell" der Seebeck Effekt genutzt
wird und nicht nur inoffiziell?
> Im falle von 50% Wirkungsgrad käme ich auf eine elektrische Leistung von> 40mW. Bei 8% Wirkungsgrad auf 6,4mW.
Rechne mit 1 oder 2 Prozent Wirkungsgrad mehr ist nicht drin.
Pelztier schrieb:> wie unterscheidet sich denn der thermoelektrische Generator von einem> Peltierelement, außer dass eben "offiziell" der Seebeck Effekt genutzt> wird und nicht nur inoffiziell?
Ein besserer Wirkungsgrad. :-)
Gruss
Harald
So groß ist der Unterschied zwischen den Peltierelementen und einem
extra Thermoelektrischen Generator nicht. Die Generatoren werden in der
Regel für etwas höhere Temperaturen ausgelegt, damit man ein größere
Temperaturdifferenz erreichen kann und damit der Wrikungsgrad dann
vielleicht bei 5 % statt 1% ist. Die einfachen Peltierelemente sind
nicht für höhere Temperaturen geeigent, aber bei gleichen
Randbedingungen auch nicht schlechter beim Wirkungsgrad. Rechnen kann
man mit etwa 10% (kaum mehr) des Wirkungsgrades einer Carnot Maschiene:
Für eine Temperaturdifferenz vom 25 auf 31 Grad wären das also etwa 10%
von 2% oder 0,2%.
Wenn man 100 mW für den µC haben will, ist das schon mal falsch, da
sollte man eher unter 10 µW anstreben - dann wird es auch mit dem
Energie-harwesting realistisch.
Habs grad mal mit einem 5x5 cm Element auf meinem Bauch ohne Kühlkörper
probiert: 200 nW Dauerleistung. Mit Kühlkörper ca. 1 uW. Tolle Wurst. Da
hebn sich die 10 Euro ja gelohnt, hehe.
Damit man die 0,2% Wirkungsgrad auch erreicht, muss das Peltierelemente
auch richtig dimensioniert sein, also insbesondere nicht zu groß.
mit 1 µW könnte man theoretisch schon was anfangen, nur ist die Spannung
mit ein paar mV wohl etwas klein.
Ich musste gerade sehr lachen, als ich mir vorstellte wie so ein Bastler
mit Messgerät in der hand sich ein Peltierelement auf den Bauch legt.
Das einzige Problem beim Energy harvesting ist ja die Minihappen an
energie zu speichern um die gesammelte Energy dann einem ernegetisch
hungrigem Prozess zu verfügung zu stellen.
wenn da 1 µW auf dem Bauch anfallen ... muss man halt eine Weile sammeln
um eine LED einmal aufblinken zu lassen.
Irgendwo hatte ich mal was über Wandler gelesen die aus den Minibeträgen
an Strom und Spannung was machen, dass man sinnvoll Speichern konnte...
klang für mich überhaupt nicht nach Hobbykram.
und fürs Energyharvesting sind Peltierelemente wohl die unefizienteste
Energiegewinnung.
