Peltier Elemente

  • Es geht um die Bausteine, die es in diesen schnuckeligen kleinen Kühlboxen kalt machen! Sogenannte Peltier-Elemente und ihre Nutzung als Stromgenerator....
    Im Teil Versuche geht es darum, herrauszufinden, wie man Peltier-Elemente zur Stromerzeugung benutzen kann. Der dabei zur Anwendung kommende Seebeck-Effekt ist übriges schon vor dem gegenläufigen Peltier-Effekt erkannt worden.

    Grundlagen - Seebeck Effekt mit einem Stück Eisendraht und Multimeter

    Spannt man ein Stück Draht eines Metalls (möglichst gr. Seebeck-Koeffizienten), zB Eisendraht, zwischen die zwei zb. Kupfer-Kabel eines Multimeters und heizt dann eine Kontaktstelle zb. mit der Spitze eines Lötkolbens auf, kann man die entstehende Thermospannung messen.

    Bei Kupfer/Eisen kann man zb. ca +4 mV bzw -4mV beobachten. Das Vorzeichen hängt davon ab, welche Kontaktstelle man erwärmt. Siehe auch Thermoelement, Seebeck-Effekt, Peltier-Effekt, Thermospannung

    Kühlelemente-Test

    Man nehme ein Element und betreibe es mit einer Spannung von 12 V. Man kann folgendes beobachten:

    Eine Seite wird heiß
    Eine Seite wird kalt
    Es wird Strom verbraucht

    Um den Umgang mit Peltier-Elementen zu lernen, ist es jedoch wichtig, auch diesen Test einmal durchzuführen. ;)

    Ofentest
    Bei diesem Test wurde ein Peltier-Element mit Hilfe eines Holzofens auf der einen Seite erwärmt und mit Hilfe eines Kühlkörpers auf der anderen Seite gekühlt (Kühlkörper erhältlich u. a. bei Conrad bzw. auf ebay, bei misch-shop.de/peltier/peltier.htm, gibt's die Gleichen wie beim blauen Klaus, nur für die Hälfte. Bei uweelectronic.de/de/generatortypen-5.html gibt's sogar welche, die dafür gemacht sind, Strom zu erzeugen (halten 150ºC aus)). Es handelt sich dabei um einen Versuchsaufbau, das Element wird dabei mit einem Kühlkörper auf der kalten Seite auf den Ofen gedrückt und die Spannung mit einem Multimeter gemessen.

    Mit Kühlkörper auf der kalten Seite (Alu-Kühlrippen zur Halbleiter-Kühlung) und ca 90°C-100°C an der Ofenkachel gibt mein Testelement beim Ansetzen ca 1 V Spannung bei ca 1 A Strom ab, die dann auf 0,6 V abfällt.

    Daten Testelement:
    TEC1-12730
    Innenwiderstand Ri = 0,35 Ohm
    Spannung U max = 15,8 Volt
    Strom I max = 30 A
    Kühlleistung Qc bei Dt 0 = 266,7 Watt
    Temperaturdifferenz ΔT = 65 Grad Celsius
    Thermische Lebensdauer = 1600 x 10 ^3
    Anzahl der Thermokoppler = 127
    Maximale Betriebstemperatur = 120 Grad Celsius
    Abmessung = 62 mm x 62 mm x 4,3 mm
    Keramikoberfläche Aluminiumoxid
    Qualitativ Hochwertiges Produkt

    Das Element ist rundherum mit Silikon gegen Kondenswasserbildung geschützt.
    Chinesische Produktion, über ebay bei amerikanischem Webshop für € 20,- Sofortkauf

    Daten Ofen:
    Schwarzwälder Transportkachelofen (Kacheln in Eisenwinkeln gehalten) ca 6 kW Leistung

    Projekt:
    Pro Kachel passen 3x4=12 Elemente. Zwei Kacheln bieten mit 24 Elementen ausreichend Strom, um mit ca 2 A Dauerstrom eine über einen einfachen Solarlader angeschlossene 12V Blei(Gel)Batterie zu laden. Die Elemente sollen mit Wärmeleitpaste versehen mittels eines Spannbandes über den flächendeckenden Kühlkörper (Rippen senkrecht!) auf die Kacheln gepreßt werden.

    Kosten:
    Ungefähr genauso wie bei einer kleinen Solaranlage in Inseltopologie, ca € 500,-

    Erklärung:
    Ein Peltier Element benötigt für die Funktion eine Temperaturdifferenz von ca 60° C um seine volle Leistung bringen. Bei ca. 100°C an der Kachel und einem großen, längsgerippten Alukühlkörper auf der Seite der Ofens, wo die Außenwand ist, womöglich in Türnähe, kann im Winter durchaus ein Betrieb im günstigen Bereich erzielt werden. Statt eines Alukühlkörpers wäre eine Aluwanne mit ca 2,5 Liter Flüssigkeit (Wasser) vorstellbar.

    Ich habe auf dieser Seite speziell angefertigte Peltierelemente gefunden. Vielleicht hilft das ja einem weiter.
    deltron.ch/DE/produkte/peltier…tor.asp?navanchor=2110200

    Eiswürfelofentest
    Die Idee ist noch ungetestet! Was passiert wenn eine Seite eines Peltier Elementes mit Eiswürfeln gekühlt wird während die andere mit einem Ofen beheizt wird?
    Meinung dazu: Zum Testen des Leistungsspektrums des Elements vielleicht von Nutzen, nicht jedoch für den Alltagsgebrauch. Eher könnte im Sommer bei reichlich Solarstromüberschuß und tierischer Hitze die Thermoelektrikanlage durch Umpolung und Anschluß an die Solaranlage zur Kühlung (air condition) verwendet werden...
    Der Eiswürfeltest soll überhaupt erstmal ein Ergebnis liefern, bisher habe ich in noch keinem meiner Versuche auch nur die Andeutung einer Spannung gemessen. :( Für einen festen Aufbau denke ich an .,.,.,.,.,einen Heiswasser-Peltier-Tauscher. 0° kaltes Wasser von draußen und 90° warmes Wasser von drinnen. Gruss Zem 17:33, 28. Feb 2006 (CET)

    Interessantes:
    tegpower.com/products.html
    youtube.com/watch?v=dMD4GlzLPzw&feature=fvsr

    Ist für Entwicklungsländer gedacht, funktioniert aber auch in Babylon!
    Originaltext von @zem / Wagendorf.de

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Kommentare 1

  • Thorsten -

    Hab mich auch schon experimentell mit Peltierelementen /Seebeckeffekt befasst: Im Versuch haben sich die Lötstellen im Peltierelement verflüssigt, das Teil fiel auseinander. Seit dem stehe ich mit einer Idee: Schweißnähte statt Weichlot: Peltierelemente sind im Wesentlichen Lötstellen zwischen zwei Metallen, die einen PN-Übergang bilden. Mit passender CNC-Ausrüstung sollte es möglich sein Peltierelemente mit einem Schutzgasschweißgerät zu drucken, die dann auch so Hitzefest wären das man sie an einer weißglühenden Feuertonne nutzen kann oder direkt Ofenwände daraus baut.