Discussione: PANNELLO SOLARE IBRIDO

La mia idea è la seguente.
prendo un collettore solare formato da un piano metallico nichelato nero con copertura in vetro col vuoto fra il vetro ed il piano nichelato nero.
Poi prendo un collettore delle stesse dimensioni dove circola la mia acqua sanitaria, che andrà riscaldata dal collettore nichelato e finirà in serbatoio di accumulo in ricircolo.
Poi prendo le celle di peltier che vendono su e-bay e le dispongo fra i due collettori, a contatto. Ne compro 100 ottenendo un quadrato di circa 70 cm di lato.
Esponendo il mio trabiccolo al sole il collettore nichelato si surriscalda, il vuoto impedisce il disperdersi del calore e l'energia fluisce al mio collettore di acqua sanitaria passando attraverso le celle di Peltier.
Immaginiamo di avere l'acqua sanitaria a 40 gradi ed il pannello a 120, avrò un delta di 80 gradi che dovrebbe consentirmi almeno un 10 watt a cella, per 100 celle fanno 1000 w per un pannello di 70 cm di lato che contestualmente mi eroga acqua calda sanitaria.
Quando l'acqua sanitaria passa oltre i 40 gradi viene scaricata e viene immessa acqua nuova.
Ora facciamo 4 conti.
ipotizzo di acquistare le celle direttamente in Cina e non su e-bay a 10 euro a cella
i due collettori mi possono costare, con l'accumulo e tubazioni, 400 euro
Costo totale 1400 euro per un pannello 70 cm x 70 cm che mi fa 1000 w ed acqua calda contestualmente, senza contare che d'inverno posso scaldare il collettore nichelato nero tramite fluido riscaldato a combustibile ed ottenere comunque elettricità ed acqua calda per riscaldamento e sanitaria... In poche parole l'elettricità è quasi regalata.
Durata delle celle: garanzia di 50 anni del costruttore (200.000 ore operando mezza giornata più o meno fa 50 anni)
Costo: molto inferiore al fotovoltaico.
Trovate le celle su e-bay Italia facendo una ricerca "celle peltier" in tutte le categorie. Le stesse sono in vendita dai cinesi in Rete.
Pensate sia fattibile?

l'idea non è banale ma devi tenere conto di alcuni parametri:
1 le celle di peltier hanno un rendimento come generatore che dipende dal delta t, ho visto delle curve in cui il rendimento era del 5 % con un Dt di 200 gradi.
2, è chiaro che non puoi metterle una accanto all'altra, se devi avere un Dt alto la parte calda deve avere una superfice di irraggiamento tale da scaldarla bene
(praticamente devi calcolare quanto sole deve battere sulla superfice per scaldare la faccia a contatto della cella alla temperatura voluta, puoi fare il conto in watt/superfice, una cella da 7*7 riceve 4,9 watt in maniera diretta, pochi per portarla ad 80 gradi)in pratica devi considerare la potenza che hai disponibile, circa 1000 w/m2, con rendimento del 5 % ti danno 50 watt
3 la faccia fredda invece deve essere dissipata, proprio per mantenerla a temperatura bassa e lidea dell'acqua è giusta.
secondo me, ma spero di essere smentito, l''utilizzo delle peltie ( o dell'effetto contrari, che mi dicono essere il seebeck,) puo essere usato solo per recuperare energia su salti termici alti, vedi l'esempiodel generatore da 1 KW sul tubo di scarico di un camion

Edited by nicthepic - 21/2/2006, 09:10

Idea interessante a mio avviso da portare avanti al solo scopo sperimentale, considerando che il rendimento di un pannello fotovoltaico e' maggiore di tutto il "trabiccolo", ovviamente sempre se hai intenzione di recuperare energia elettrica.
Ciao

CITAZIONE

il vuoto impedisce il disperdersi del calore

a si...questa è nuova!

perche , non lo sapevi?
la potenza che giunge sui pannelli termici e del tipo irradiato, si converte in calore, se c'e' aria, per convezione, scappa via, molto piu rapidamente di quanta ne irradi il pannello.
è il principio dei tubi a vuoto, è anche per questo che la loro efficenza e cosi' alta

CITAZIONE (nicthepic @ 21/2/2006, 09:00)

praticamente devi calcolare quanto sole deve battere sulla superfice per scaldare la faccia a contatto della cella alla temperatura voluta, puoi fare il conto in watt/superfice, una cella da 7*7 riceve 4,9 watt in maniera diretta, pochi per portarla ad 80 gradi)in pratica devi considerare la potenza che hai disponibile, circa 1000 w/m2, con rendimento del 5 % ti danno 50 watt

Penso che la tua osservazione sia giusta: quindi modifichiamo il circuito.
Immaginiamo di avere una fonte di calore qualsiasi, caldaia a gas o pannelli solari, che mi generi un fluido caldo a 100 gradi. Immaginiamo ora che la mia necessità sia quella di generare acqua calda per uso sanitario o riscaldamento.
Costruisco uno scambiatore di calore con dentro le peltier, isolatissimo. Il solo fluire del calore dalla fonte alla mia acqua da riscaldamento/sanitaria mi genera elettricità, praticamente ho costruito un cogeneratore silenziosissimo e privo di manutenzione, ad efficenza totale perchè sfrutto sia il calore che l'elettricità.
Immaginiamo ora che una casa consumi circa 10 mc di metano al giorno per riscaldamento, quindi una potenza di circa 100 kw. Se le celle di Peltier hanno una resa del 5% ottengo 5 kw al giorno praticamente regalati.
Se ogni appartamento installasse uno scambiatore a celle di Peltier, crollerebbe il consumo di elettricità generato da centrali, perchè di fatto il privato farebbe cogenerazione senza rumore e senza manutenzione. Ma soprattutto senza inquinare perchè si sfrutta solo il moto del calore poi utilizzato per altri scopi.
Se guardi le caratteristiche delle celle di Peltier su e-bay necessitano un delta di temperatura non altissimo, e tieni presente che con un pannello solare a lenti di fresnel ottieni comodamente di riscaldare un fluido (olio vegetale) a 200 gradi.
Si tratta solo di costruire il modulo e promuovere una legge che ti paga l'energia prodotta in cogenerazione, non uno sproposito, solo quanto la paghi tu. Se la tua caldaia consuma 2000 mc all' anno cioè 20000 KW ottieni un recupero elettrico di 1000 KW pari in euro a circa 200 euro, senza considerare il possibile sfruttamento solare con pannelli.
Ma il grosso vantaggio sarebbe che con un installazione di massa si eviterebbe la costruzione di nuove centrali e si potrebbero chiudere quelle che vanno a carbone ed olio combustibile.
Ti pare?

A.T.

be, non so va pensato.
ho contribuito a costruire una caldaia a condensazione, piccola, ad alto rendimento, pèotenza di 33 KW massimi. ( ne produco l'elettronica)
il DT tra i fumi di uscita e l'acqua e di circa 10 gradi.
questo significa che si hanno a disposizione dei fumi a circa 60, 70 gradi, nella peggiore delle ipotesi ( se si riscalda a pavimento ne ho 35 40 )
è inutile interporre le celle prima dell'uscita dei fumi, nello scambiatore interno, perche ridurrebbero il rendimento della caldaia.
non ho idea del flusso di fumi disponibile, ma puoi tenere conto che la combustione arriva a 800 900 gradi, quindi il salto termico per produrre 33 Kw è spannometricamente di 700/800 gradi
sempre spannometricamente da 70 a mettiamo 10 ne resteranno disponibile circa 1500 ( la transizione della condensa rende un sacco e si ha da 80 a 70 gradi), al 5 % sono circa 75 watt recuperati.
pensando a qualcosa di diverso pero forse qualcosa si tira fuori.

Concettualmente è interessante. Le Peltier hanno un range di T non molto ampio, credo.
Esempio: modello TEC1-12730
62 x 62 x 4.8 peso 90 gr.
I max: 30 A circa
V max: 16 Volt. circa
P max: 260 watt circa
DELTA T max: 68 gradi Celsius
R : 0,27 ohm

Pannello nero a 100 °C per 4 ore di sole pieno
Peltier lato caldo 95°C
Pannello lato fluido 50°C
Peltier lato freddo 50°C

Uscita: 14 volt circa / 16 Ampere circa (dalle curve, ma poco chiare)
P uscita: 224 watt
E uscita: 0.896 kWh

Costo cella ( 1 pezzo ) circa 24 US$ = 20 Euro
Costo cella ( 100 pezzi ) circa 12 US$ = 10 Euro

1 - Domanda: per avere una tensione maggiore, oppure una maggiore nergia da asportare, le celle
si mettono in serie ? in serie/parallelo ?
2 - Domanda: sono delicate ? Hanno bisogno di un circuito stabilizzante ? sono affidabili ? vita media ?

Dati desunti da : http://www.hebeiltd.com.cn/?p=peltier.module

Probabilmente chiarira' le idee...e anche i rendimenti...i conti e' meglio farli in presenza dell'oste.
Ciao

http://cgi.ebay.it/CELLA-DI-PELTIER-166-WA...1QQcmdZViewItem

bello!Mi sa che allora metto la mia stufa sotto il sole rovente,cosi' mi si ricarica la bombola di gas! Scherzi a parte,non credo che le celle di Peltier possano funzionare molto bene al contrario.Il silicio con cui son costruite fa muovere gli elettroni da una parte all'altra,spostando il calore da una faccia all'altra.Dubito che possano funzionare da termocoppie,e se lo fanno, sono poco efficienti.Converrebbe acquistarne una e fare alcune prove,prima di ingegnerizzare un pannello.Idea comunque lodevole,Alessandro.P.S. oltre una certa temperatura si fora irrimediabilmente lo strato silicio,mi pare si aggiri sui 70 gradi massimi per le celle piu' comuni ,quelle a basso costo insomma......

Edited by OggettoVolanteIdentificato - 22/2/2006, 20:38

CITAZIONE (NonSoloBolleDiAcqua @ 22/2/2006, 16:46)

Probabilmente chiarira' le idee...e anche i rendimenti...i conti e' meglio farli in presenza dell'oste.
Ciao

http://cgi.ebay.it/CELLA-DI-PELTIER-166-WA...1QQcmdZViewItem

Ciao Bolle, non ti capisco.
Prendiamo il modello superiore visibile qui:

http://cgi.ebay.it/ws/eBayISAPI.dll?ViewIt...Y_BIN_Stores_IT

e quanto si scrive:

In queste foto dimostriamo come sia possibile ottenere corrente da una cella di Peltier, come potete notare sono state sovrapposte 3 celle attaccate l'una all'altra con del nastro e della pasta al silicone bianca, in questo caso da 166 watt, ma se ne poteva utilizzare un modello qualunque, la cella centrale è quella che genera corrente, infatti si trova da un lato una cella che scalda e dall'altro una che raffredda(quella appoggiata al dissipatore). In questo esperimento abbiamo creato un'escursione termica di 30-35 gradi circa, ottenendo una tensione massima di 2,6 volt con corrente massima di 1,35 ampere circa. Collegando un tester impostato come amperometro sulla scala dei 10 ampere abbiamo abbiamo ottenuto una tensione costante di 2 volt ed una corrente costante di 0,98 ampere. Il risultato dell'esperimento è un generatore di corrente in grado di fornire una potenza continua di 2 watt, e con un escursione di soli 30-35 gradi. Quindi lasciamo immaginare a voi cosa si potrebbe ottenere sfruttando per esempio l'acqua calda del radiatore di un auto che si mantiene costante intorno agli 80 gradi, collegando più celle in serie si avrebbe un buon generatore di corrente che non richiederebbe sforzi da parte del motore e che potrebbe essere utilizzato come fonte di energia supplementare per il motore stesso(per esempio sovralimentazione tramite turbina elettrica).

Ora ricordiamoci che celle come queste sopportano circa 200 gradi pertanto scordati di metterle nello scarico della stufa. Immaginiamo una caldaia a gas a condensazione con uno scambiatore di calore interno: il gas mi riscalda olio a 200 gradi e lo scambiatore di calore (sottovuoto) scalda l'acqua sanitaria o da riscaldamento, nello scambiatore ci sono le celle di Peltier. Ipotizzando l'acqua di riscaldamento a 60 gradi ho un salto di 140 gradi che mi dovrebbe consentire una buona resa elettrica. Quando la temperatura dell'olio scende sotto i 200 gradi (termostato della caldaia) si attiva il bruciatore che lo mantiene a 200 gradi, quando la temperatura dell' acqua sanitaria/da riscaldamento arriva a 60 gradi (secondo termostato) si spegne il bruciatore, quando la temperatura di casa ha raggiunto i 20 gradi (termostato in casa - comando con priorità) si disattiva il bruciatore.
In questo modo mantengo un delta sempre maggiore possibile nello scambiatore di calore, adatto alle celle di Peltier.
La caldaia a condensazione di fatto raffredda già i fumi al massimo e non si possono raffreddare oltremodo perchè devono avere ancora calore sufficiente ad uscire dal camino. Col sistema dello scambiatore di calore si sfrutta il fluire del calore verso la sua utilizzazione domestica. Di fatto non è un recupero di energia ma una cogenerazione domestica che con un impiego di massa darebbe energia a città intere.
Una esemplificazione:
Consumo solo domestico e solo del metano russo: circa 100 milioni di metri cubi al giorno d'inverno pari a un miliardo di kilowatt. Cogenerandone con le celle di Peltier il 5% avremmo 50 milioni di KW in rete al giorno senza costruire centrali. Aggiungiamo il gas algerino, quello turco etc...
Aggiungiamo la cogenerazione solare che arriva facilmente ad un delta di 50-60 gradi... tutto fa brodo.
Le celle vanno viste non come un generatore di corrente a sé stante ma come generatore di corrente parte di un cogeneratore, moltiplicando la loro resa per i consumi di gas il ricavo è enorme.
Se supportato da una corretta procedura politica di defiscalizzazione il sistema consentirebbe il vero salvataggio dell'energia italiana in attesa della fusione nucleare perchè i pannelli fotovoltaici hanno costi troppo elevati.Penso che una caldaia come descritta possa essere messa sul mercato con un costo che non eccede i 500 euro in incremento ad una caldaia tradizionale, senza considerare le possibili sovvenzioni.
Non dimentichiamoci che le celle sono garantite 200.000 ore.
Ed ora che mi dite ragazzi, fondiamo un nuovo partito o ci appoggiamo ad uno esistente?

Ciao a tutti
Anche se un po' OT, desidero intervenire perchè è da sempre che mi occupo delle celle di Peltier ed ultimamente di Sebeck. Anche se teoricamente le Peltier dovrebbero funzionare in modo reversibile, non sono adatte allo scopo, come generatore di corrente hanno un rendimento misero. Se siete interessati a sperimentare qualcosa del genere, vi consiglio di lavorare sulle Sebeck che comunque per quello che so al momento non superano i 4,5 % di rendimento e sono costose.

Salutoni
Furio57

e sta appunto sul rendimento la fregatura.
il rendimento di un motore termico è sicuramente superiore, per la cogenerazione conviene usare questo, credo che a conti fatti convenga anche economicamente.
altra cosa è un eventuale recupero di energia, altrimenti buttata via.

Il rendimento delle celle citate viene dichiarato il 5%, si tratta di celle prodotte industrialmente su larga scala quindi già affinate e testate. So benissimo che un motore termico ha rendimenti superiori ma non è gestibile dal comune cittadino, le celle di peltier si ed hanno costi molto più bassi. Inoltre un motore termico andrebbe soggetto a continue accensioni e spegnimenti, cambio olio, ingrassaggio etc. , le celle sono completamente prive di manutenzione per i prossimi 50 anni. A me sembra un ottima soluzione, ripeto, se appoggiata da un adeguato piano politico; contribuirebbero anche allo sviluppo del solare termico.

be, fai quache esperimento, poi ci sai dire.

Ti consiglio di provare una micro-celletta al sole,ponendo sopra una bella lente d'ingrandimento da 12,13 cm. di diametro.La faccia sottostante della cella potresti fissarla a un piccolo dissipatore di alluminio,immerso in un piatto d'acqua.Meglio ancora se si vernicia di nero il lato caldo della cella,si recupera anche il calore della banda ottica e ultravioletta.La tua idea infatti non è male, viene solo il dubbio del rapporto costo celle/rendimento wattora.

CITAZIONE (OggettoVolanteIdentificato @ 24/2/2006, 18:06)

Ti consiglio di provare una micro-celletta al sole,ponendo sopra una bella lente d'ingrandimento da 12,13 cm. di diametro.La faccia sottostante della cella potresti fissarla a un piccolo dissipatore di alluminio,immerso in un piatto d'acqua.Meglio ancora se si vernicia di nero il lato caldo della cella,si recupera anche il calore della banda ottica e ultravioletta.La tua idea infatti non è male, viene solo il dubbio del rapporto costo celle/rendimento wattora.

Stavo proprio pensando a questo. Una lente che concentra i raggi su una piastrina di rame a contatto della cella e dietro un raffreddamento ad acqua. Un orientatore a fotoresistenza inclina la lente e la manda fuori fuoco quando una termocoppia mi dice che la temperatura della piastra passa i 150 gradi
Mi rimane un problema, anzi 2:
1) la stagione non è ancora buona
2) come misurare le quantità di calore?

CHE DIFFERENZA DI CALORE DOVREBBE TEORICAMENTE ESSERCI FRà il lato caldo e quello freddo per ottenere il massimo della resa energetica ?

per le celle considerate 68 gradi, quindi facilmente ottenibile. Teoricamente maggiore è il salto maggiore è la resa, se le celle sopportano. La resa sarà anche inferiore delle fotovoltaiche ma per un utilizzo ibrido (cioè io utilizzo anche il calore) questo non ha alcuna importanza.

Certo,la stagione non è ottimale,il sole odierno non garantisce un buon sviluppo di watt.Ma se serve verificare le caratteristiche della cella, potrebbe essere utile fissarci una resistenza sul lato caldo e alimentarla a tensione costante.Il calore della resistenza si puo' calcolare in Joule sulla base dei watt che assorbe.Il lato freddo andrebbe immerso in acqua,e misurata con termometro,non necessariamente digitale.Dopodichè si fanno due calcoli approssimativi di Watt erogati e temperature.Sai,a volte i dati tecnici del fabbricante non rispecchiano appieno le reali caratteristiche della cella:prima di effettuare incauti acquisti è sempre meglio verificare di persona,anche perchè le celle le vendono solo ed esclusivamente per raffreddare,non per generare Watt come in questo caso....vatti a fidà dei cinesi!

posso fare un acquisto incauto di 20 euro, nn muoio. Per i dati mi fido del cinese, al massimo mi ruba il 5%.Quello che va verificato invece è se il flusso solare sviluppa calore sufficiente. Esistono lenti lineari? Mi spiego meglio, lenti che anzichè concentrare il calore in un punto lo concentrano su una linea retta, come farebbe del resto uno specchio piegato ad U. Semplificherebbe la costruzione ))

CITAZIONE (AlessandroTesla @ 28/2/2006, 02:07)

posso fare un acquisto incauto di 20 euro, nn muoio. Per i dati mi fido del cinese, al massimo mi ruba il 5%.Quello che va verificato invece è se il flusso solare sviluppa calore sufficiente. Esistono lenti lineari? Mi spiego meglio, lenti che anzichè concentrare il calore in un punto lo concentrano su una linea retta, come farebbe del resto uno specchio piegato ad U. Semplificherebbe la costruzione ))

ah,l'incauto acquisto era riferito a 1000 euro di celle,beninteso! Lenti a fascio rettilineo? uhm...direi di no.Il sole presenta forma discoidale,e concentrando i raggi si avrà sempre e unicamente un disco circolare,seppure di diametro minore e concentrato.E' fattibile,la cosa,solo usando specchi semi-cilindrici,hanno un fuoco ad asse verticale,proprio come serve a te,Alessandro:la fregatura è che devi metterci la cella quasi sopra,realizzando un cilindro Offset,ossia col fuoco spostato rispetto ai raggi perpendicolari del sole.Non so se mi spiego....hai presente le parabole-sat Offset,col fuoco aldisotto della parabolica,dove si monta l'LNB?Ecco,hanno un irraggiamento fuori asse. .P.S. Se posso offrire un consiglio,puoi usare una lente convergente normalissima,e poi far ruotare la cella,in modo che non sia la lente,ma la cella stessa ad offrire una superficie lineare e non piu' quadrangolare.

CITAZIONE (OggettoVolanteIdentificato @ 28/2/2006, 19:30)

Lenti a fascio rettilineo? uhm...direi di no.Il sole presenta forma discoidale,e concentrando i raggi si avrà sempre e unicamente un disco circolare,seppure di diametro minore e concentrato.

Bubbole. Vista la distanza del sole dalla terra i raggi sono paralleli e tu ottieni un disco unicamente per la forma della tua lente. Penso che le lenti concentrino in un solo punto perchè sono fatte per l'ottica (ingrandire le parole su un foglio) e non per la concentrazione solare. Qualcuno conosce i principi secondo i quali si possono produrre le lenti?
Conoscendo il principio con un laser su plexiglass dovrebbe essere possibile creare una lente lineare, molto più gestibile in orientamento in pannello di una circolare: sarebbe una tenda alla veneziana...

CITAZIONE (AlessandroTesla @ 28/2/2006, 00:22)

per le celle considerate 68 gradi, quindi facilmente ottenibile. Teoricamente maggiore è il salto maggiore è la resa, se le celle sopportano. La resa sarà anche inferiore delle fotovoltaiche ma per un utilizzo ibrido (cioè io utilizzo anche il calore) questo non ha alcuna importanza.

perdonami ma alora con una differenza frà i 2 lati di 68 gradi dovrei teoricamente ottenere i 10 wat dichiarati dal costruttore?

Edited by danilele - 1/3/2006, 09:31

CITAZIONE (AlessandroTesla @ 28/2/2006, 23:12)

CITAZIONE (OggettoVolanteIdentificato @ 28/2/2006, 19:30)

Lenti a fascio rettilineo? uhm...direi di no.Il sole presenta forma discoidale,e concentrando i raggi si avrà sempre e unicamente un disco circolare,seppure di diametro minore e concentrato.

Bubbole. Vista la distanza del sole dalla terra i raggi sono paralleli e tu ottieni un disco unicamente per la forma della tua lente. Penso che le lenti concentrino in un solo punto perchè sono fatte per l'ottica (ingrandire le parole su un foglio) e non per la concentrazione solare. Qualcuno conosce i principi secondo i quali si possono produrre le lenti?
Conoscendo il principio con un laser su plexiglass dovrebbe essere possibile creare una lente lineare, molto più gestibile in orientamento in pannello di una circolare: sarebbe una tenda alla veneziana...

Caro Alessandro,
le lenti che cerchi tu, si chiamano "tori" in gergo ottico, sono ricavate da toroidi in vetro.
In ottica sono spesso utilizzate in combinazione con le lenti convesse (che concentrano) e concave (che disperdono).
La sovrapposizione di una lente toroidale ad una lente concava o convessa, si opera per correggere i difetti della cornea, detti "astigmatismi", che non è sempre perfettamente sferica, e va orientata (girata) secondo un riferimento in gradi.
Ci sono diverse fabbriche che lavorano cerchietti di vetro con mole diamantate per dare forma definitiva alle lenti, ovvero un "potere" alle lenti.
Esiste una gamma di valori standard, ma è anche possibile farsi costruire lenti personalizzate a prezzi modici, sia in vetro che in resina.

Ciao.