cella peltier o cella seebeck

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cella peltier o cella seebeck

Messaggio da elettrauto » 20 lug 2012, 7:55

Dato il fatto che in questo forum si è parlato della cella peltier (quando offgrid2 ha parlato della conversione del congelatore a pozzo in un frigorifero), ma solo come accenno, visto che ho trovato dei link significativi li inserisco, in modo da vedere che i rendimenti sono del 5% o 7% nel trasformare calore in elettricità, mentre per il viceversa la persona che ha fatto gli esperimenti dice di un 80%, io sono dubbioso, penso possa essere un argomento interessante.

esperienze con celle peltier
http://www.webalice.it/tittopower/page22.html

cella peltier commerciale dove il venditore dichiara un misero 5% o 7% (in conversione da calore ad elettricità), quindi non utilizzabile per i nostri scopi, a meno che non ci vogliamo alimentare la planté del criceto :mrgreen: :mrgreen:
http://www.energiasolare100.it/cella-pe ... p-501.html

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Re: cella peltier o cella seebeck

Messaggio da maxdef » 20 lug 2012, 8:49

... ma esclusa la produzione di corrente per il basso rendimento, oltre ad un energivoro frigorifero che altri utilizzi se ne possono fare?....io che in questo periodo sono fissato con l'acqua di condensazione,pensavo ad un sistema che sfruttasse le celle di peltier per estrarre l'acqua dall'aria utilizzando un pannello solare oppure implementare il sistema con i tubi sottoterra per ridurne la lunghezza e la profondità :: )...però se non sbaglio le celle di peltier non vanno molto d'accordo con l'umidità e l'acqua :(

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Re: cella peltier o cella seebeck

Messaggio da maxlinux2000 » 20 lug 2012, 10:17

a quanto ne so, le usano anche come generatori di energia nei satelliti aritificiali esponendo un lato al sole e l'altro al buio spaziale. La differenza di temperatura (estrema) genera parecchia corrente. Si può fare lo stesso sulla terra, ma la difficiltà è quella di trovare una fonte di calore vicino a qualche cosa che raffreddi velocemente. Ho letto alcuni anni fa di un tipo in canada, che estraeva 1kW di corrrente atttraverso la marmitta del suo camion tir. Viaggiava spesso nel nord (quindi freddo) e sfruttando il calore elevato del marmittone del camion (quelli americani enormi) e il freddo dell'aria, riusciva ad ottenere buoni risultati.

Ma le celle peltier sono in ogni caso care. Per il momento la miglior fonte di energia rimane il fotovoltaico.

Un altro uso che ne fanno di queste celle, è in medicina. Le usano per mantenere a temperatura costante delle provette e piastrine di coltivazione batterica. Le celle peltier hanno la possibilità di scaldare o raffreddare a seconda della polarità con cui vengono alimentate.

Se dovete mantenere una provetta a +20C per 3 giorni, ma la temperatura esterna varia da +10 a +30... come fate?
Un termostato a doppio effetto e una cella peltier e il gioco è fatto. La resa non è un gran che, ma si tratta di piccoli apparati.
L'alternativa sarebbe poco pratica in quanto serve unire una resistenza con un compressore frigorifero.
Poi ci sono i famosi frighi portatili succhia-batteria, ma non so molto di più
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Re: cella peltier o cella seebeck

Messaggio da elettrauto » 20 lug 2012, 19:35

@nivamax
si, nel file che ho linkato è detto chiaramente quello che sapevi tu sulla sensibilità alla condensa, ma mettendoci fogli di protezione sopra...ma come dice offgrid2 il costo è alto...

@offgrid2
cos'è un termostato a doppio effetto?

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Re: cella peltier o cella seebeck

Messaggio da maxlinux2000 » 20 lug 2012, 20:16

non so come si dice in italiano.... comq è un termostato che ha 2 posizioni regolabili, una alta e una bassa.
lo puoi regolare in modo da avere un range minimo di temperature in cui accende un compressore da frigo oppure una resistenza e mantenere dentro un certo limite la temperatura prefissata.
Ora si fa tutto con l'elettronica, ma un tempo si faceva con questi termostati... oppure con 2 termostati separati.
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Re: cella peltier o cella seebeck

Messaggio da elettrauto » 20 lug 2012, 20:46

Ah ok offgrid2, si tratta di un equivalente al circuito flip flop set reset, oggi si può fare così, oppure con un invertitore trigger di schmitt, poco importa, ho ben capito il senso... ;)

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Re: cella peltier o cella seebeck

Messaggio da elettrauto » 22 lug 2012, 18:33

NASCITA E MORTE DELLA CELLA PELTIER
Credo che non abbiano vita infinita, infondo sono giunzioni PN al silicio drogato con fosforo e boro, e come sappiamo per esperienza, transistor e diodi ad un certo punto cedono, specie se lavorano ad alta temperatura. La causa l'ho approfondita tempo fa e si tratta della cosiddetta migrazione dei droganti che piano piano si vanno allontanando dal loro posto. Il motivo è lo stesso del perché fosforo e boro, con temperatura più alta vengono depositati per diffusione dentro il silicio.
Quindi la causa della loro nascita, la diffusione, diventa la causa della loro morte piano piano.

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Re: cella peltier o cella seebeck

Messaggio da Dolomitico » 2 ago 2012, 17:04

Sono sicuramente delle bellezze tecnologiche,ma alla fine cmq si usino consumano troppo e rendono troppo poco,con quello che costano ci si compra dei pannelli,io ne ho una ma un'utilizzo non l'ho ancora trovato.
Bello il sito di tittopower ci vado spesso a vedere cosa fa,avete visto che caminetto a alto rendimento ha fatto?

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Re: cella peltier o cella seebeck

Messaggio da mastrovetraio » 2 mag 2014, 22:44

Rinverdisco la discussione con una idea bislacca, ma che (forse) può essere attuabile. Bene, d'inverno serve sia riscaldamento che deumidificazione, allora non sarebbe possibile usare celle di peltier per avere entrambi ? Se non ho capito male, il rendimento è alto se si vuole generare calore, basso se si vuole sottrarlo. Un sistema basato su 4 celle, una in serie a 3 in parallelo (dal punto di vista termico) ovvero una cella che dovrà avere un lato (molto) freddo, il cui lato caldo sia raffreddato da 3~4 celle che poi forniranno calore. Non ho mai capito quanto sia il rendimento delle peltier come generatore di calore, dovrebbe essere come per le pompe di calore e quindi superiore all'unità. O sbaglio ? Certo è che avere nello stesso tempo un deumidificatore ed un sistema di riscaldamento ambientale a C.C. che oltretutto funziona a voltaggio variabile.......

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Re: cella peltier o cella seebeck

Messaggio da maxlinux2000 » 2 mag 2014, 23:06

ne so molto poco su quete celle, ma leggendo da altre parti, si dice che le pompe di calore hanno rendimenti molto migliori.
Probabilmente un climatizzatore con pompa di calore, nel tuo caso sarebbe la scelta migliore.

CMQ se ci sono smentite, sarei contento di leggerle. :D
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Re: cella peltier o cella seebeck

Messaggio da mastrovetraio » 2 mag 2014, 23:12

Sì, ma un climatizzatore a pompa di calore va a corrente alternata, è un oggetto complesso e rumoroso e per connetterlo a pannelli fotovoltaici ci vuole inverter+batterie. Mentre con le celle di peltier ci si attacca direttamente ai pannelli.

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Re: cella peltier o cella seebeck

Messaggio da maxlinux2000 » 2 mag 2014, 23:25

anche quello è vero.... ma dai una occhiata ai climatizzatori portatili per camper o camion :D

In ogni caso ti servono batterie.... purtroppo tutti gli elettrodomestici digeriscono male gli sbalzi di tensione sia a 12V che a 220V.
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Re: cella peltier o cella seebeck

Messaggio da mastrovetraio » 3 mag 2014, 7:28

Bravo, Max. Hai risolto il problema. La soluzione è comperare un frigo ad assorbimento, ne ho visti a 40~50€ usati. Gli si leva tutto ciò che non serve, e si lascia solo il circuito di assorbimento/raffreddamento. Da un lato scalda, dall'altro si usa come deumidificatore. Dato che il "motore" è una stupidissima resistenza elettrica, è perfetto come carico resistivo per una pala eolica.

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Re: cella peltier o cella seebeck

Messaggio da mastrovetraio » 16 giu 2014, 11:37

Arieccolo. In questo link http://www.google.com/aclk?sa=L&ai=CcG7 ... rator.html trovate l'ultimo grido in riguardo alle celle di Peltier, sono progettate/ottimizzate per produrre elettricità. Volevo scrivere una mail ai cinesi che le vendono, ma onestamente non saprei cosa chiedere. Potrei anche riuscire a farmi inviare dei campioni gratuiti, ma questo è secondario. Secondo me bisognerebbe avere abbastanza celle da poter caricare almeno una batteria da 50Ah/12V .

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Re: cella peltier o cella seebeck

Messaggio da Ferrobattuto » 16 giu 2014, 21:39

Mha.... Se ho capito bene, che con l'inglese ci faccio a schiaffi, i rendimenti vanno, a secondo del modello, dal 4,5% al 5,8%. Quelle più grosse e potenti ne hanno di meno, quelle più piccole ed efficienti ne hanno di più. Questo almeno è quello che ho capito comparando i dati sulle tabelle.
In pratica il rendimento maggiore lo hanno quelle che sulla colonna "L-W/°C" hanno il valore maggiore.
In pratica, sempre se ho ben capito, con una differenza di temperatura tra le due facce intorno ai 150-180°C per avere 10W di corrente si debbono fornire dai 173 ai 223W di calore. Bisognerebbe averne un paio per fare qualche prova..... :rolleyes:
Il problema è raffreddare la faccia "fredda"..... Deve stare sotto ai 50°C.
Per avere un centinaio di W di corrente bisogna asportare dai 1600 ai 2100W di calore, una stufetta elettrica di medio calibro.
Forse abbinandole ad un sistema di riscaldamento ad acqua potrebbe andare. Ma poi inviare acqua al di sotto dei 50°C ai radiatori significa abbassarne il rendimento piuttosto significativamente.
Per chi conosce bene l'inglese conviene scaricarsi il PDF dal link subito sopra la tabella superiore, ci sono tutti i dati e anche i grafici.

Secondo me, ma posso anche sbagliare, è ancora un sistema "macchinoso" per procurarsi energia elettrica, probabilmente funziona meglio come sistema refrigerante.
Macchinoso anche meccanicamente, perché come spiegano nel PDF, debbono essere compresse al centro, e non ai lati, pena lo svergolamento per dilatazione termica dei trasmettitori di calore che possono abbassarne il rendimento e forse provocare rotture.

I rendimenti rimangono ancora bassi, ma comunque sia procurarsi energia elettrica dal calore rimane un problema.... Scottante. :lol: Anche un motore a vapore ha rendimenti bassi, almeno uno autocostruibile con metodi "casalinghi", ma anche il "treno" motore endotermico-generatore elettrico, ossia il normale gruppo elettrogeno, ha rendimenti da schifo (nel migliore dei casi il 65% del 28%, ossia il 18%....) rispetto al calore potenziale di una massa di combustibile. Hobbisticamente è più facile da costruire, ma purtroppo necessita di combustibili "nobili" (benzina, alcool, gasolio, olio vegetale o gas).....
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Re: cella peltier o cella seebeck

Messaggio da Hal9000 » 13 giu 2017, 11:14

Mi ha sempre incuriosito il fatto di generare elettricità da fonti di calore più che altro come sistema di riserva per quando è nuvolo o in inverno quando si brucia counque della legna, comunque serve sempre una differenza di calore che se non è di tipo naturale ci costa sempre qualche forma di combustibile.
Poi alcuni anni fà ho letto un indea curiosa sul web che presupponeva di sfruttare la differenza di temperatura tra giorno e notte, ovvero un grosso volano termico, per esempio una cirtena d'acqua tutto avvolta da generatori termoelettrici, di giorno si scalda, di notte si rafredda, ma poco importa perchè sia un un caso che nell'altro genera corrente, cambia solo la polarità ma basta radrizzarla.
Oppure visto che le nostre case sono praticamente la stessa cosa, in inverno dissipano calore attraverso i muri anche se ben isolate basterebbe ricoprirle di generatori termoelettrici, di sicuro non aumenta la bolletta del riscaldamento perchè sarebbe uno strato aggiuntivo sui muri esistenti e sarebbe tutta energia recuperata anche se con rese molto basse.

Però il problema principale è l'altissimo costo delle celle peltier!!!
Un pò come i pannelli solari 30 anni fà.... se magari un giorno dovessero scendere mooolto di prezzo magari.....
Tempo fà ne ho prese alcune per fare delle prove ma la produzione è veramente irrisoria per quello che costano, oggigiorno un economico pannello fotovoltaico da 100W produce più di mille celle peltier con delta termici bassi.

Comunque il fenomeno elettrico su cui si basano detto "seebeck effect" può essere replicato con comunissimi metalli che è il modo in cui il fisico Thomas Johann Seebeck lo scoprì nel 1821, prendete due fili di metalli diversi, per esempio ferro e rame, uniteli assieme alle due stremità ma teneteli ben separati per tutta la lunghezza, metteteci una bussola in mezzo e scaldate con un accendino una sola delle due giunzioni e vedrete che la bussona viene deviata.

In definitiva due metalli diversi che si toccano creano un diodo che radrizza il rumore termico, ovviamente essendo metalli puri senza drogaggio il diodo ha tensioni di break-down molto basse nell'ordine dei millivolt come anche la forward voltage, in pratica un diodo inutile per il normale uso elettronico perchè in condizioni normali si comporta come un filo, ma in realtà stà radrizzando il rumore termico, non ce ne accorgiamo perchè a temperatura ambiente si parla di frazioni di millivolt, difficili da misurare, men che meno da fruttare, ma se lo scaldiamo con una fiamma allora iniziamo a leggere volri sul tester e anche se si parla di 0,1V in realtà la corrente è molto elevata, anche alcuni ampere che dipende da quanta superfice dei due metalli si toccano e dallo spessore dei metalli stessi per condurla al circuito senza troppe perdite.
Per esempio sul boiler a gas che avevo in montagna c'era un piccolo generatore termoelettrico (termocoppia) sulla fiamma pilota che generava pochi decimi di volt ma circa 3A che teneva aperta la valvola del gas con una bobina fatta di filo di rame molto spesso.

Quindi una giunzione di due metalli diversi trasforma il calore in corrente e quando si chiude il circuito facendo scorrere la corrente tende a rafreddarsi, il problema è che per avere tensioni utili o si alza la temperatura o se ne collegano tante in serie, ma aimè quando ne colleghi due in serie in mezzo avrai una giunzione al contrario che genera una tensione di polarità opposta che vanifica il guadagno in tensione della giunzione aggiuntiva.
Una soluzione al problema è tenere il punto in cui colleghi due celle in serie ad una temperatura più bassa in modo che la giunzione generi una tensione più bassa quindi le giunzioni sul lato caldo fanno più tensione di quelle al rovescio sul lato freddo e si riesce ad ottenere un guadagno in tensione fino a valori utili come per esempio per caricare batterie o accendere dei carichi, niente di esotico lo facevano nell'800 per caricare le batterie al piombo!

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Quindi la generazione di corrente non è data dal delta-termico quello serve solo per ovviare al problema delle tensioni inverse uguali, inoltre si potrebbero realizzare termopile con metalli comuni a basso costo, anche se genrano decimi di millivolt basterebbe metterne in serie centinaia, magari usando piastre di metallo invece che fili genrando centinaia di ampere (con il calore di uan fiamma), invece queste celle peltier sono realizzate con materiali esotici e costosi, processi industriali impossibili da replicare e inoltre sono un cortocircuito termico, è come mettere un pezzo di rame pieno tra la fonte di calore e il lato freddo, ti dissipano tutto il prezioso calore per poco o nulla quando in realtà il lato freddo serve solo per la tensione inversa!

Ora se 100 anni fà costruivano una stufa a legna che caricava batterie al piombo usando delle banali coppie di metalli mi chiedo perchè oggi tutte le stufe con pile termoelettriche debbano usare i costosissimi e fragili semiconduttori.....

Questi generatori termoelettrici vengono anche usati in campo militare o nelle sonde spaziali dello spazio profondo, mettono del materiale nucleare che genera calore costantemente poi attorno le termopile con una giunzione a contatto del materiale nucleare caldo e uno all'erterno al fresco e hanno corrente per centinaia di anni, vedi sonde come la voyager ecc... oppure le stazioni russe remote alimentate da termopile nucleari.

Quel coso nero sulla sinistra della sonda è una termopila:
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http://geek-mag.com/posts/231197/

Generatori termoelettrici russi:
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Re: cella peltier o cella seebeck

Messaggio da Hal9000 » 14 giu 2017, 9:03

Ferrobattuto ha scritto:
13 giu 2017, 13:27
...in una catena di metalli diversi, come ad esempio può succedere in un impianto elettrico (rame, ferro, zinco, piombo, alluminio, ecc ecc) sulle giunzioni di contatto tra un metallo e l'altro si formano SEMPRE delle differenze di potenziale di frazioni di volt. In genere non sono misurabili perché per misurarle si debbono usare puntali metallici che chiudono un circuito elettrico di misura formato da altri conduttori metallici. In questo modo la somma delle varie differenze di potenziale in un punto qualsiasi del circuito è sempre uguale a zero.
Ciao Ferrobattuto, era proprio qui che ti volevo!
Ogni coppia di metalli diversi è un diodo che genera corrente proprio come una cella fotovoltaica, ma dal moto cinetico del calore invece che dalla luce, però nel momento in cui cerchi di collegarne più di una in serie per aumentare il voltaggio ti freghi con le tue stesse mani perchè vai a creare altre coppie, anche se di metalli diversi, che alla fine generano tensioni inverse la cui somma annulla quella della cella di partenza per un totale di 0V.

Quindi o si tengono le giunzioni al rovescio a temperatura diversa o si trova un modo di collegarle in serie senza formare un altra cella al rovescio....

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Re: cella peltier o cella seebeck

Messaggio da Ferrobattuto » 14 giu 2017, 12:59

Hal9000 ha scritto:
14 giu 2017, 9:03
........o si trova un modo di collegarle in serie senza formare un altra cella al rovescio....
Sapessi quante volte ci ho provato! :lol:
Ma non c'è niente da fare, appena chiudi il circuito in qualche maniera si annulla tutto. :D
L'unica sarebbe chiudere il circuito tramite un elettrolita, ma quì la faccenda si complica ulteriormente in quanto l'acqua pura non conduce o conduce pochissimo, e le varie soluzioni spesso producono differenze di potenziale per conto loro e con polarità tutt'altro che adatte.
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Re: cella peltier o cella seebeck

Messaggio da Hal9000 » 14 giu 2017, 13:46

haha Ferro pensavo alla stessa cosa, gli elettroliti....
Viene da chiedersi se quella famosa pila che non si scarica mai con elettrodi di platino e oro in acido solforico 100% non sia in realtà una termopila..... ma va beh magari è solo uno scherzo per far comprare platino e oro!
O.T. Sai quante volte mi sono domandato se una griglia di platino al posto che di piombo con su pressato il biossido di piombo potesse creare una batteria al piombo senza usura per corrosione?
Ho anche provato a comprare del filo di platino dall'orefice ma a parte gli assurdi prezzi mi hanno anche quasi fatto un interrogatorio, neanche fossi un rapinatore!

Tornando alle termopile, o come li amo chiamare io i diodi che radrizzano il rumore termico, proprio come le celle solari (che sono dei diodi) radrizzano il rumore bianco proveniente dal sole, magari si potrebbe provare con un elettrolita non agressivo nei confronti di due metalli diversi, superfici piane senza ossidi e senza la possibilità che se ne formino a causa della loro immersione nel liquido, mi viene in mente il nichel (ho del filo, della lamiera e del foam di nichel) e l'idrossido di potassio che tra di loro sono inerti nel senso che il nichel puro immerso in oluzione di idrossido di potassio non forma ossidi e non si corrode, uno dei motivi delle difficoltà nel costruire ne NiFe, però serve un altro metallo altrettanto inerte che non si corroda e non formi reazioni elettrochimiche, se metto entrambi nichel non è una termipila....
L'idea dell'elettrolita come punto di unione termopila o semiconduttore se non altro permette di fare il collegamento in serie fuori senza creare l'effetto opposto che annulla.

Cercavo i potenziali, o meglio i coefficenti seebeck, dei vari metalli per capire quali coppie di materiali il più comuni possibili usare ma ho trovato solo questa pagina wikipedia che però stranamente non contemp'la il ferro....

https://en.wikipedia.org/wiki/Seebeck_coefficient

Così ho ordinato un pò di filo nichel-cromo, un pò di filo costantana e kanthal giusto per fare due prove chissà quando che avrò un momento libero :D

Anche se nella mia mente vedo una pila di piastre di rame e ferro collegate a zig-zag con un lato all'aria e l'altro immerso in una cisterna che sfrutti il delta-termico giorno e notte, probabilmente producendo pochi watt e occupando alcuni metri cubi di spazio, un pò come il mio fallimentare esperimento eolico :D (funziona ma un pannello solare và 10 volte meglio!)

Chissà magari abbiamo già la tecnologia per costruire dei diodi che generano una tensione ai loro capi spontaneamente e che quando si chiude il circuito prelevando corrente congelano, proprio come 50 anni fà sembrava magia o fantascienza un coso che messo al sole produceva corrente e oggi ci va tutto in casa con quel "coso", ma probabilmente non permettono che un tale diodo venga divulgato, ti immagini che rivoluzione ne scaturirebbe? altro che la gigliottina francese....

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Re: cella peltier o cella seebeck

Messaggio da Hal9000 » 14 giu 2017, 13:52

p.s.
quella strana termopila con la lampada a kerosene (o paraffina? boh) era un apparato usato in russia e in cina agli albori dell'elettrificazione per far andare la radio, ho trovato poche informazioni ma mi pare di aver capito che fosse fatta con coppie bimetalliche, del resto parliamo di tempi in cui pannelli solari e celle peltier erano parole ancora da inventare!

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