Hi.
Wäre es möglich, ein elektronisches Bluetooth-Heizkörperthermostat mit
einem kleinen Peltir Element mit Strom zu versorgen, um einen ständigen
Batteriewechsel zu vermeiden?
Gerade die Thermostate mit Bluetooth fressen ordentlich Batterien.
Peltir-Element:
https://www.conrad.de/de/peltier-element-19-v-3-a-39-w-l-x-b-x-h-15-x-15-x-49-mm-1703-193550.html
Es wird rückseitig auf den Heizkörper geklebt und mit einem Kühlkörper
versehen.
Dann wird damit über einen kleinen Stepup Wandler 2 NiMH Akkus geladen,
welche das Thermostat versorgen.
Für den Sommer, wenn die Heizung aus ist, aber viel Licht zur Verfügung
steht, kann man ja noch eine kleine Solarzelle zusätzlich anbringen.
Würde das funktionieren?
Ziemlich sicher nicht; ein Pelti_e_r-Element ist nicht besonders gut als
Generator zu verwenden.
Im Gesamtverlauf betrachtet ist zwar der Stromverbrauch so eines
Thermostats nicht besonders groß, aber es treten sehr starke
Schwankungen im momentanten Strombedarf auf - wenn der Motor läuft, ist
der Strombedarf etliche Größenordnungen höher als im inaktiven Betrieb.
Das aber liefert Dein Peltierelement ebensowenig wie Deine "kleine"
Solarzelle. Und auch im Sommer wird der Motor benutzt, um das Ventil zu
bewegen, es würde sich sonst festsetzen.
Wenn Du so oft Batterien wechseln musst: Was für Batterien verwendest
Du?
Alternativ könntest Du NiMh-Akkus mit geringer Selbstentladung
("eneloop") einsetzen.
Es wurde von ihm bereits im ersten Post darauf hingewiesen, dass er ein
paar Akkus zum Buffern nutzen würde.
Was also herausgefunden werden müsste: Wie hoch ist der
Durchschnittliche Verbrauch des Thermostates über einen längeren
Zeitraum?
Wie viel Energie erhält man durch das Peltierelement im Durchschnitt
über einen längeren Zeitraum?
Wie viel Energie erhält man durch die kleine Solarzelle im Durchschnitt
über einen längeren Zeitraum?
Ich würde vorschlagen: Batterien Extern verlegen und ein kleines extra
Versogtes Kästchen bauen, welches dir den Stromverbrauch & Spannung
aufzeichnet und Mittelt.
Wenn dieses Mittel "machbar" erscheint Solarzelle und Peltierelement
beschaffen und mit dem gleichen Gerät mitteln unter Last (z.B.
Widerstand).
Bis man hier angekommen ist könnte man aber auch einfach alles direkt
beschaffen, die Akkus anfangs voll aufladen und alle Woche mal
nachschauen, wie die Akkuspannung sich verhält.
Deswegen hat er doch davon gesprochen das Peltier an die installierten
NIMH anzuschließen, und nicht diese damit zu ersetzen.
Solarzelle kann ich mir aber eher vorstellen das funktioniert...
Nur muß er dann evt. am Tag das Licht einschalten, weil das Solarpanel
das Fenster bedeckt.
> Gerade die Thermostate mit Bluetooth fressen ordentlich Batterien.
Ich bin da deutlich optimistischer als in den Beiträgen vorher zu lesen
war. Der Zufall will es, dass ich gerade gestern mir die selben Gedanken
gemacht habe - nur ohne Bluetooth - und deswegen motiviert war, einen
Versuch zu starten.
Mein Peltier ist ca. 3x3 cm groß, der Innenwiderstand dürfte bei wenigen
Ohm liegen. Ich habe es mit einer kleinen Aluplatte für besseren
thermischen Kontakt zum Flächenheizkörper und einer großen Aluplatte,
ca. DIN A4, seitlich vom Heizkörper abstehend, mithilfe einer
Schraubzwinge und unter Zugabe von reichlich Wärmeleitpaste am
Heizkörper befestigt.
Erste Messergebnisse, wenig überraschend: Bei ΔT = ca 10° (oder muss man
10 K sagen?) ist die Ausgangsspannung ca. 100 mV, das ergäbe eine
maximale Leistung von sagen wir mal 50 mV x 10 mA = 500 µW. Damit kann
man schon etwas anfangen.
Bei ΔT = ~30° (der Heizkörper ist sehr warm bis heiß) messe ich schon
450 mV, da sollten ca. 10 mW möglich sein.
Ich kenne die Energiebilanz deines Thermostats mit Bluetooth nicht. Bei
meinem einfachen Thermostat hält ein Satz Batterien mehrere Jahre. Mit
den NiCads mit geringer Selbstentladung (Eneloop, Ready2Use), die ich
auch empfehle, als Stützbatterie, wäre die Frage, ob (genauer: Mit wie
vielen Peltiers) in der Heizperiode genügend Überschuss zu Nachladen der
Akkus zur Verfügung steht, um den Sommer zu überstehen - wenn überhaupt
ein voller Satz Akkus bei Bluetooth dazu reicht. Ggf. kann man auch mehr
Akkus einsetzen. Vielleicht ist es ja sogar noch deutlich weniger, als
mein etwas "raumgreifender" Versuch. Ein Foto vom Versuchsaufbau kann
ich auch machen.
Zum Thema Wandler: Aus solchen geringen Spannungen und Leistungen etwas
"Brauchbares", z. B. zum Laden von Pufferbatterien zu machen, gehört zum
Thema "Energie Harvesting", und da sind tolle Sachen möglich. Linear
Technologie hat sich da sehr engagiert.
Es gibt energiesparendere Funkverfahren. Zigbee ist so eins, meine ich,
aber das gehört hier nicht zur Frage.
Stefan und Rufus: Habt ihr bei eurer Antwort übersehen, dass Tobi
bereits Pufferakkus vorgesehen hat?
Bei Wirkungsgrad der Peltierelemente ist relativ gering. Vor allem bei
kleiner Temperaturdifferenz geht damit die Leistung schnell in den
Keller (quadratisch). Auch muss der Kühlkörper schon recht groß sein,
damit die Temperaturdifferenz am Peltierelement anliegt und nicht
zwischen Luft in Kühlkörper.
So als grobe Abschätzung: Eine Kühlkörper für 10 K/W - damit könnte man
vielleicht 500 mW an Wärmestrom los werden, wenn die Luft kühl ist.
Damit gehen dann 5 Grad der Temperaturdifferenz am KK verloren, bleiben
vielleicht 5 K für den Rest und vielleicht 3 K für das Peltierelement
selber. Damit wäre der Carnot Wirkungsgrad bei etwa 1% und ein
peltierlement wäre bei vielleicht 1/10 davon, wenn es gut ist. Damit
hätte man etwa 0,5 mW an elektrischer Leistung. Die Leistung hat man
aber bei einer eher kleinen Spannung als vielleicht so etwas wie 100 mV
und 5 mA. Davon geht dann noch einiges Verloren um auf nutzbare 1,5 -3 V
zu kommen.
Vermutlich wäre eine kleine Solarzelle praktischer - etwas mehr als an
den Solar Taschenrechneren. Oft sind Heizungen ja in der Nähe eines
Fensters.
Die Idee mit der Solarzelle ist ja nicht besonders originell, aber u. U.
machbar.
Aus konstruktiven Gründen wird man sich aber sehr viele Gedanken um die
"Ausrichtung" der Teile machen müssen.
Was aus seinem Kumpel, an der Nordseite mit dem Ventil hinter der Ecke
wird, ist ungeklärt. Brute force vielleicht, mit einem riesen Trumm?
So sehr ich auch gegen dieses, den Verbraucher hängen lassen, indem man
überall Batterien verteilt, bin, aber: Ein Pelztier + passende Auflage +
Kühlkörper + Klammer - oder 'ne Solarzelle + sinnvoller Halterung + usw.
wird wohl die Kosten in kaum vorstellbare Höhen treiben. Von der
Machbarkeit und dem Aussehen mal abgesehen. Der WAF dürfte auch irgendwo
unten im Keller landen.
