¿Es posible convertir la energía infrarroja de una estufa en energía eléctrica para que pueda ser útil para fines eléctricos domésticos?

Answer 1

Técnicamente si.

Prácticamente, está construyendo un motor térmico que está limitado por el ciclo de Carnot a una cierta eficiencia dada por
donde TH es la temperatura del depósito de calor (la estufa) y TC es la temperatura del depósito frío (que será la temperatura de lo que sea que esté recogiendo la energía, que probablemente sea el punto de ebullición del agua).

¿Qué tan calientes se calientan las estufas? Depende del tipo de estufa, pero 350F (449K) es una suposición razonable para la configuración alta en la mayoría de las estufas. Las estufas de leña pueden calentarse más. Dado que el punto de ebullición del agua es 212F (373.15K), eso le brinda una eficiencia de

1 – 373/449 = 17%.

Es decir, menos de 1/5 de la energía que se necesita para calentar su estufa es posible extraerla como energía eléctrica, y en la práctica probablemente solo pueda succionar 1/5 de lo que es posible, lo que le brinda una eficiencia cercana al 4% .

Prefiero conservar la energía y usar el calor residual de cocción para reducir la dificultad de funcionamiento de mi horno.

Answer 2

Tomaré tu pregunta literalmente; suponiendo que se refiere solo a la radiación infrarroja y no a la transferencia de calor debido a la convección y la conducción; Las células solares, de hecho, operan en la banda del infrarrojo cercano y podrían crear pequeñas cantidades de electricidad a partir de la radiación de la estufa. Sería un experimento interesante ver cuánto podría generarse, pero dudo que sea una cantidad “útil”, pero nunca se sabe; pruébalo, podrías estar en algo. Pero si tiene un panel solar de todos modos, sería mucho mejor cargar una batería durante el día que quemar aceite / madera durante la noche.

Respuesta espectral

Dado que no tiene electricidad y solo una fuente de combustible inflamable, hay mejores formas de generar electricidad, como los dispositivos termiónicos / Peltier / Seebeck mencionados anteriormente y las microturbinas que usan vapor, o cualquier otro motor térmico (hay muchos tipos , como los motores Stirling).

Answer 3

Realmente no. La eficiencia de un motor térmico es proporcional al cambio de temperatura sobre la temperatura absoluta. Con una estufa tendrá unos 10 grados de diferencia divididos por aproximadamente 300, por lo que la eficiencia máxima absoluta es del 3%. Es realmente difícil hacer que un motor térmico sea lo suficientemente barato como para funcionar con una eficiencia del 3% e incluso pagar el costo de intereses sobre la cantidad de dinero invertida en su construcción. Por ejemplo, la mayoría de los hornos domésticos de gas tienen una temperatura de salida del gas de alrededor de 40 grados C. Eso no es lo suficientemente alto como para que valga la pena agregar un intercambiador de calor para extraer esa cantidad de calor. Un intercambiador de calor y un ventilador costarían unos $ 100 adicionales más o menos y no hay forma de pagar los $ 10 más o menos por año que le costaría pedir prestado esos $ 100.

Lo mismo con la captura de la diferencia de calor entre las aguas superficiales y del fondo del océano, una diferencia demasiado pequeña para estar cerca de pagar los intereses, y mucho menos la inversión de capital.

Answer 4

La estufa irradia su energía infrarroja en una esfera de 360 ​​grados, por lo que literalmente tendría que estar rodeada de convertidores para capturar y convertir el 100% del calor que queda.

Tampoco es muy eficiente para convertir calor convectivo o calor radiado en electricidad. Incluso si tuviéramos que incerceptar el 100% de la radiación que sale de la estufa, el uso disponible significa que solo se puede convertir un pequeño porcentaje.

El calor se convierte mejor en grandes cantidades concentradas, como una caldera de vapor de un proceso de combustión, usa el vapor para hacer girar una turbina. El calor puede concentrarse y el vapor concentrarse para hacerlo más eficiente.

capturar la energía perdida de una estufa no valdrá la pena el esfuerzo.

Answer 5

Lo que sigue aún no es práctico en el caso citado por el interrogador, pero otra forma interesante de hacerlo es usar células fotovoltaicas de antimonuro de galio (GaSb) como lo hacen las personas de JX Crystal:
PV termoeléctrica | Cristales JX
Esto evita el ciclo de Carnot. Pero es mejor que use el calor porque la conversión de las ondas IR es un asunto de bajo voltaje y se va a escapar mucho calor a través del engranaje.

Reportan 100 vatios de electricidad y 25,000 BTU de calor. (los 100 vatios serían aproximadamente 1400 BTU), por lo que 26,400 BTU reciben alrededor del 5% como electricidad. Bastante ordenado, y la gente de JX tiene algunas ideas sobre oportunidades de recuperación de calor residual, así como esquemas de cogeneración que se benefician de una solución de partes móviles cero o casi cero.

Answer 6

En teoría, esto es posible; Sin embargo, en la práctica no va a generar mucha electricidad.

Existen implementaciones viables para la cogeneración de calor y electricidad, en las que el gas natural alimenta un sistema combinado de calentamiento de agua caliente (que puede proporcionar calor local y suministro de agua caliente sanitaria) y un generador. El calor generado por una estufa es demasiado bajo para hacer viable la cogeneración del calor residual.

Answer 7

Sí, usando una unión Peltier. Esta es una placa con dos cables eléctricos. Frío o calor, puede convertirse en electricidad. Es algo caro y relativamente ineficiente.
Si aplicas potencia, un lado se enfría y el otro se calienta. También funciona a la inversa (lo que desearías), aplica calor a un lado y genera electricidad en pequeñas cantidades. No vale la pena intentar usarlo para generar energía, pero funciona.

Answer 8

Dado que la mayoría de las estufas funcionan con una forma de energía eléctrica (incluso una estufa de gas usa encendedores eléctricos y electricidad para controlar la electrónica), aunque esto se pueda hacer, la pregunta debe ser qué tipo de situación haría que hacer esto sea el uso más eficiente. ¿de energía?

Transformar el calor en electricidad es posible, como señala Kevin Dwyer. Sin embargo, si uno tiene electricidad en primer lugar, ¿por qué no usarían esa energía eléctrica como fuente de energía para alimentar una unidad de calefacción dedicada?

Answer 9

Dos caminos:

1. Par termoeléctrico
2. Generación de vapor