Teoreticky možné řešení energií?

 Slunce dodává zdarma neuvěřitelné množství energie, využívané ve fotovoltaických elektrárnách. Napadla mne jiná možnost, kterou moje dcera komentovala slovy„Je to jednoduché a pokud by to bylo možné už dávno by to někoho napadlo"

Je to skutečně jednoduché. Vychází se z toho, že se uvádí účinnost (využití energie slunce) u fotovoltaických elektrárnách 17-20% a v solárním termickým  kolektoru 70-80%.  Slunce ohřeje kapalinu v solárním termickým kolektoru (1) a zabudované baterie termočlánků (2) z tepelné energie kapaliny vyrobí elektřinu pro měnič (5). Na internetu jsem takové řešení nenalezl a nemám možnost a podmínky k ověření si tohoto řešení ani jeho ekonomické náročnosti. Je popsáno v užitném vzoru č. 37457 Zapojení termovoltaické elektrárny  číslo přihlášky 2223-41134 a je zřejmé z následujícího obrázku

• 1 fototermický kolektor - phototermal collector                      
• 2 baterie  termočlánků - thermocouple set                     
• 3 expanzní nádrž expansion tank                                 
• 4 baterie  stejnosměrného proud - battery
• 5 měnič - exchanger                                                    

U tepelné elektrárny se uvádí účinnost 30-40 procent. Nedovedu spočítat účinnost a ekonomiku výše uvedené varianty, pokud by se solární termický kolektor (1) nahradil kotlem na biomasu nebo plyn se zabudovanými bateriemi termočlánků. Domnívám se, že účinnost by byla lepší. Tato varianta by nezávisela na slunečním svitu.

Nejsložitější varianta kde se ohřívá kapalina v solárním kolektoru (1) a tato ohřívá trubkovým výměníkem (3) kapalinu v nádrži (2) ve které je zabudována baterie termočlánků (4) a teprve tam baterie termočlánků vyrábí elektřinu pro měnič (5). Pokud je k dispozici náhradní zdroj (6)  na ohřev vody v nádrží ( plynový kotel nebo kotel na biomasu) odpadá problém výroby elektřiny v zimě. Přitom je možné využívat nádrž a tím akumulované energie tepla místo stejnosměrné  baterie (8), která je nejdražší součást fotovoltaických elektráren. Je možné kombinovat s ústředním vytápěním a ohřevem teplé vody Je popsáno jako zapojení fototermické elektrárny v užitném vzoru 36245 – číslo přihlášky 2022-39915. S náhradním zdrojem by se jednalo o nezávislý  ostrovní systém.

Výše popsáno je zřejmé z následujícího obrázku

1 fototermický kolektor – solární termický kolektor

2 zásobník  akumulační kapaliny (nádrž)

3 výměník  

4 baterie  termočlánků

5 měnič

6 náhradní zdroj  tepla

7 napájení  spotřebičů a/nebo veřejné sítě

8 baterie  stejnosměrného proudu

9 výměník  teplé užitkové vody

10 potrubí  vytápění

Využití termočlánků se zkoušelo jako možnost využití odpadního tepla motoru automobilů zatím bez perspektivy. Fungují ventilátorky (Ecofan) na usměrňování teplého vzduchu krbů. Úspěšně je využíváno elektřiny z termočlánků v kosmických sondách, kde je teplo dodáváno rozpadem radioaktivního materiálu.  NASA v USA vyvíjejí termočlánky s řádově vyšším dosaženým napětím.

Co je termočlánek je popsáno ve Wikipedii.  Spojením konců drátu mající různé termoelektrické vlastnosti a při spojích rozdílné teploty prostředí vzniká napětí. Při seriovém zapojením termočlánků se napětí sčítá a větší množství termočlánků tvoří baterii termočlánků. Je možné si to představit jako drát vzniklý spojovaním částí drátu dvou materiálu. jsem si vědom toho, že by byl nutný velký počet spojů

,Například při spojování dvou různých materiálů

Fe železo _________      konstantan----------  ( použitím křemíkového drátu místo Fe lze dosáhnout skoro desetinásobného napětí termočlánku)   x  spoj  

   Bylo by nutné zjistit optimální  průměr drátů a vzdálenosti spojů. Lichý spoj by byl jako teplý, v prostředí s vyšší teplotou a sudý spoj by byl jako studený ve volném prostoru.

+_____x-----------x_______x-----------x_______x-----/ …    ../------x_______x---------x_____-         

Problém je to, že nikdo vhodné  baterie termočlánků nevyrábí. Kdybych byl o 25 let mladší možná bych zkusil nějakou výrobnu termočlánků realizovat, v mém věku a při mých možnostech  to nepřipadá v úvahu.  Jde taky o ekonomický propočet nákladů na výrobu. Přitom jde o principielně jednoduchou záležitost. U všech variant  hraje roli dosažený teplotní rozdíl prostředí, ve kterém jsou umístěné spoje termočlánků.

 Problém je výběr vhodného materiálu na termočlánek, jeho průměr a vhodnou kapalinu do solárního termického kolektoru (s vyšší teplotou varu, nevodivou). Jsem si vědom, že by se jednalo o množství spojů. 

 Politici o takové řešení nemají zájem (musí hodně času věnovat obstrukcím a děláním naschválů) a odborníci na můj dotaz o reálnosti odpověděli, že nemají povinnost se vyjadřovat. Možná by to mělo vliv na zisky solárních baronů.

V případě pozitivního výsledku by mohla být vyřešena nezávislost na externích zdrojích energií. Přebytky elektrické energie v letních měsících by se využívaly k energeticky náročné výrobě vodíku. Dokonce někde na Seznamu jsem četl o úvaze vybudovat vodíkovod  z Ukrajiny, kde by  velké šíré lány fotovoltaikou  vyráběly elektřinu k výrobě vodíku. Uvedená řešení by podstatně snížilo potřebu širých lánů.

Uvítal bych, pokud by mi někdo znalý problematiky termočlánků v diskusi napsal názor na takové řešení.