1. Φαινόµενο Peltier, ένας “ευγενικός χορηγός”
ηλεκτρικής ενέργειας στο σπίτι µας, στο
αυτοκίνητο, στο αεροπλάνο, αλλά και σε ένα
διαστηµικό σταθµό!
2ο
ΓΥΜΝΑΣΙΟ ΣΤΑΥΡΟΥΠΟΛΗΣ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ
ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗ, ΙΑΝΟΥΑΡΙΟΣ 2017

2. 2
Το έργο τούτο αφιερώνεται σ’ αυτούς που αγαπάνε να ερευνούν και να
µαθαίνουν.

3. 3
Φαινόµενο Peltier, ένας “ευγενικός χορηγός” ηλεκτρικής ενέργειας στο
σπίτι µας, στο αυτοκίνητο, στο αεροπλάνο, αλλά και σε ένα διαστηµικό
σταθµό!
Μαθητές: Αβραµίδου Κυριακή του Παναγιώτη, Αβραµίδου Κυριακή του Χρήστου,
Αβραµίδου Νικολέτα, Ακριτίδης ∆ηµήτριος, Ανθίτσος Αλέξανδρος, Αυγερινάκη
Βαλεντίνη, Αχτζαλωτίδου Ευτυχία, Βλαχάκος Κωνσταντίνος, Γεργωλά Ανδριάνα,
Γεργωλάς Νικόλαος, Γιαννοπούλου Σοφία, ∆αγκλή Αθηνά, ∆ερµεντζόγλου Αναστάσιος,
Ελευθεριάδου Αφροδίτη, Ηλιού Άννα, Καλούδης Νικόλαος, Κασµαρίδου Ελένη, Κιόση
Σοφία, Κοζώνης Ιωάννης, Κοτζαµανίδου ∆έσποινα, Κουβαλακίδης Ιωάννης, Λυκίδου
Ζωή, Λυκίδου Μυρτώ, Μιχάλη Ερριέτα, Μούχα ∆ήµητρα, Νταουτλάρι Εργκίς,
Παπαξενίδης Αλέξανδρος, Πασχαλίδου Άννα Μαρία, Σαµαρά Αγγελική, Σαχπάζη
Χρύσα, Σηµαιοφορίδης Αθανάσιος, Σηµαιοφορίδης Κωνσταντίνος, Τσιτιρίδου
Αικατερίνη, Χατζηανέστης Ανέστης
2ο
Γυµνάσιο Σταυρούπολης Θεσσαλονίκης
Υπεύθυνοι καθηγητές
Πρόδροµος Μαυρουδής, Φυσικός ΠΕ04.01, mavroud_p@yahoo.gr
∆ήµος Μαυράκης, Φυσικός, ΠΕ04.01, dimosms@gmail.com
Χρήστος Παπαγεωργίου, ∆ρ. Φυσικός, ΠΕ12.10, papageorgiou@physics.auth.gr
Περίληψη
Η θερµοηλεκτρική τεχνολογία, µια τεχνολογία φιλική στο περιβάλλον, προσελκύει όλο
και περισσότερο το ενδιαφέρον τα τελευταία χρόνια, λόγω των πλεονεκτηµάτων της και των
πολλαπλών εφαρµογών της.
Οι θερµοηλεκτρικές διατάξεις είναι διατάξεις στερεάς κατάστασης που
χρησιµοποιούνται σε ολοένα και µεγαλύτερο αριθµό εφαρµογών, κυρίως σε εξειδικευµένες
εφαρµογές ψύξης, αλλά και σε γεννήτριες παραγωγής ρεύµατος, λόγω της ικανότητας τους
να µετατρέπουν την θερµική ενέργεια σε ηλεκτρική και το αντίστροφο. Με δεδοµένη την
επιτακτική ανάγκη για εναλλακτικές µορφές ενέργειας, οι θερµοηλεκτρικές γεννήτριες
παραγωγής ισχύος υπόσχονται σηµαντικότατες εφαρµογές όσον αφορά την µετατροπή της
συνήθως χαµένης θερµικής ενέργειας (π.χ. εξατµίσεις αυτοκινήτων) σε ηλεκτρική ενέργεια.
Το θέµα, καθώς και η µέθοδος που πραγµατεύεται αυτή η εργασία αφορά εφαρµογές
του φαινοµένου Peltier (και του αντίστροφου Seebeck).
Στην αρχή χρησιµοποιήσαµε θερµοηλεκτρικές ψυκτικές διατάξεις (TEC) και
κατασκευάσαµε ένα απλό θερµαντικό µάτι. Κατόπιν συναρµολογήσαµε ένα φορητό ψυγείο
το οποίο µάλιστα θα έχει την δυνατότητα να λειτουργεί ενεργειακά αυτόνοµο µε την
ενσωµάτωση ενός φωτοβολταϊκού πάνελ µαζί µε ένα σύστηµα φόρτισης µπαταρίας για χρήση
του στην ακροθαλασσιά κατά τις θερινές διακοπές µας. Τέλος υλοποιήσαµε µια έξυπνη
αυτόµατη συσκευή ώστε να διατηρούµε το ποτό ή τον καφέ µας κρύο το καλοκαίρι και ζεστό
τον χειµώνα µε αυτόµατη προγραµµατιζόµενη θερµοστατική λειτουργία για την επιλογή της
θερµοκρασίας περιβάλλοντος πάνω από την οποία θα παρέχεται ψύξη, ενώ κάτω από αυτήν
θα παρέχεται θέρµανση.

4. 4
Κατόπιν χρησιµοποιήσαµε θερµοηλεκτρικές γεννήτριες (TEG) και παράγαµε
ηλεκτρική ενέργεια από την περιττή θερµότητα των καυσαερίων του καυστήρα του
συστήµατος κεντρικής θέρµανσης ή του αυτοκινήτου µας.
Επίσης επεκτείναµε την ιδέα δηµιουργώντας πολύ χαµηλή θερµοκρασία στην ψυχρή
επιφάνεια του TEG, δηλαδή συνθήκες ίδιες µε αυτές οι οποίες επικρατούν σε αεροπλάνα εν
πτήσει ή στους διαστηµικούς σταθµούς (-30 ºC έως -156 ºC αντίστοιχα) και συγχρόνως
δηµιουργώντας υψηλή θερµοκρασία στην θερµή του επιφάνεια, δηλαδή συνθήκες που
προκύπτουν από την περιττή θερµότητα των αερίων των κινητήρων των αεροπλάνων ή από
την περιττή θερµότητα των ηλιακών συλλεκτών ή κλιµατιστικών των διαστηµικών σταθµών
(έως 200 ºC και έως 100 ºC αντίστοιχα) διαπιστώσαµε ότι µπορεί να παραχθεί αξιόλογο
ποσοστό της απαιτούµενης ηλεκτρικής ενέργειας στους χώρους αυτούς.
Τέλος µε ένα µόνο κεράκι ρεσώ και ένα µικρών διαστάσεων TEG (4cm x 4cm) δώσαµε
όχι µόνο µια ροµαντική ατµόσφαιρα, αλλά συγχρόνως και µια USB παροχή για τη φόρτιση
του κινητού µας στο σπίτι µας ή (αν εφαρµοστεί µαζικά) σε κάποια καφετέρια ενώ
συγχρόνως απολαµβάνουµε τον χυµό, τον καφέ ή το ποτό µας!
Abstract
The thermoelectric technology, a technology-friendly environment, is attracting more
and more attention in recent years because of its advantages and its multiple applications.
The thermoelectric devices are solid state devices used in a growing number of applications,
mainly in specialized cooling applications, but also in power generators, due to their ability to
convert thermal energy into electrical energy and vice versa. Given the urgent need for
alternative forms of energy, the thermoelectric power generators promise major applications
in respect of the conversion of thermal energy usually lost (eg car exhausts) into electricity.
The subject and the method of dealing with this work involve applications of the Peltier
effect (and the inverse Seebeck effect).
At the beginning we used thermoelectric cooling devices (TEC) and we constructed a
simple heater eye. Then we assembled a small portable fridge, which, additionally, will be
able to operate with energy autonomy by integrating a photovoltaic panel with a battery
charging system on it, for use on the beach during our summer holidays. We finished with the
implementation of an intelligent automatic device to maintain our drink or coffee cold in
summer and warm in winter with an automatic programmable thermostatic function for the
selection of the ambient temperature, providing cooling above it and heating below it.
After that, we used thermoelectric generators (TEG) to produce electricity from the
waste heat of the burner exhaust of the central heating system or of our car engine exhaust
system.
Also we expanded the idea by creating a very low temperature on the cold surface of the
TEG, ie conditions similar to those prevailing in flight airplanes or in space stations (-30 ºC to
-156 ºC respectively) and the same time by creating a high temperature on the hot surface, ie
conditions arising in these areas from the waste heat of gas of jet engines or from the waste
heat of solar panels or air conditioning of space stations (up to 200 ºC and up to 100 ºC
respectively) and we saw that we can produce a remarkable percentage of the electricity
needed in those places.
Finally, with a single candle and a small TEG (4cm x 4cm), we gave not only a
romantic atmosphere, but at the same time we provided a USB supply too for charging our
mobile at home or (if massively applied) at cafeterias while we are enjoying our juice, coffee
or drink!