Caracteristicile generatoarelor termoelectrice

Centralele termice sunt recunoscute în lume ca fiind cea mai ieftină opțiune de generare a energiei. Dar există o alternativă la această metodă, care este ecologică - generatoare termoelectrice (TEG).

Un generator termoelectric este un dispozitiv a cărui sarcină este de a transforma energia termică în electricitate prin aplicarea unui sistem de elemente termice.

Conceptul de energie „termică” în acest context este interpretat nu în întregime corect, deoarece căldura înseamnă doar o metodă de conversie a acestei energii.

TEG este un fenomen termoelectric care a fost ilustrat pentru prima dată de fizicianul german Thomas Seebeck în anii 20 ai secolului al XIX-lea. Rezultatul cercetărilor lui Seebeck este interpretat ca rezistență electrică într-un circuit din două materiale diferite, dar întregul proces decurge doar în funcție de temperatură.

Principiul de funcționare al unui generator termoelectric sau, așa cum este numit și o pompă de căldură, se bazează pe conversia energiei termice în energie electrică folosind elemente termice ale semiconductorilor, care sunt conectate în paralel sau în serie.

În cursul cercetărilor, un om de știință german a creat un efect Peltier complet nou, ceea ce indică faptul că materialele complet diferite ale semiconductorilor în timpul lipirii fac posibilă detectarea diferenței de temperatură dintre punctele lor laterale.

Dar cum înțelegi cum funcționează acest sistem? Totul este destul de simplu, un astfel de concept se bazează pe un anumit algoritm: atunci când unul dintre elemente este răcit, iar celălalt este încălzit, atunci obținem energia curentului și a tensiunii. Principala caracteristică care distinge această metodă specială de restul este că aici pot fi folosite tot felul de surse de căldură., inclusiv aragaz, lampă, foc sau chiar o ceașcă cu ceai turnat recent. Ei bine, elementul de răcire este cel mai adesea aer sau apă obișnuită.

Cum funcționează aceste generatoare termice? Acestea constau din baterii termice speciale, care sunt fabricate din materiale conductoare, și schimbătoare de căldură cu temperaturi diferite ale joncțiunilor termopilului.

Schema circuitului electric arată astfel: termocupluri de semiconductori, picioare dreptunghiulare de conductivitate de tip n și p, plăci conectate din aliaje reci și calde, precum și sarcină mare.

Printre aspectele pozitive ale modulului termoelectric se remarcă posibilitatea utilizării absolut în toate condițiile., inclusiv la drumeții și, în plus, ușurința de transport. În plus, nu există părți mobile în ele, care tind să se uzeze rapid.

Iar dezavantajele includ costuri departe de a fi scăzute, eficiență scăzută (aproximativ 2-3%), precum și importanța unei alte surse care va asigura o scădere rațională a temperaturii.

Trebuie remarcat faptul că oamenii de știință lucrează activ la perspectivele de îmbunătățire și eliminare a tuturor erorilor în obținerea energiei în acest mod... Experimentele și cercetările sunt în desfășurare pentru a dezvolta cele mai eficiente baterii termice care vor ajuta la creșterea eficienței.

Cu toate acestea, este destul de dificil să se determine optimitatea acestor opțiuni, deoarece acestea se bazează exclusiv pe indicatori practici, fără a avea o bază teoretică.

Există o teorie că în stadiul actual fizicienii vor folosi o metodă nouă din punct de vedere tehnologic de înlocuire a aliajelor cu altele mai eficiente, separat de introducerea nanotehnologiei. Mai mult, este posibilă opțiunea de a folosi surse netradiționale. Așadar, la Universitatea din California, a fost efectuat un experiment în care bateriile termice au fost înlocuite cu o moleculă artificială sintetizată, care a acționat ca un liant pentru semiconductori microscopici de aur. Conform experimentelor, a devenit clar că eficacitatea cercetării actuale va fi demonstrată doar de timp.

În funcție de metodele de generare a energiei electrice, surselor de căldură și toate generatoarele termoelectrice sunt de mai multe tipuri în funcție de tipurile de elemente structurale implicate.

Combustibil. Căldura este obținută din arderea combustibilului, care este cărbunele, gazele naturale și petrolul, precum și căldura obținută prin arderea grupurilor pirotehnice (checkers).

Generatoare termoelectrice atomiceunde sursa este căldura unui reactor atomic (uraniu-233, uraniu-235, plutoniu-238, toriu), adesea aici o pompă termică este a doua și a treia etapă de conversie.

Generatoare solare generează căldură din comunicatoarele solare care ne sunt cunoscute în viața de zi cu zi (oglinzi, lentile, conducte termice).

Instalațiile de reciclare generează căldură din tot felul de surse, având ca rezultat degajarea de căldură reziduală (gaze de evacuare și de ardere etc.).

Radioizotop căldura este obținută prin dezintegrarea și scindarea izotopilor, acest proces este caracterizat de necontrolabilitatea scindării în sine, iar rezultatul este timpul de înjumătățire al elementelor.

Generatoare termoelectrice de gradient se bazează pe diferența de temperatură fără nicio interferență exterioară: între mediu și locul de experiment (echipamente special echipate, conducte industriale etc.) folosind curentul inițial de pornire. Tipul dat de generator termoelectric a fost utilizat cu utilizarea energiei electrice obținute din efectul Seebeck pentru conversia în energie termică conform legii Joule-Lenz.

Datorită eficienței lor scăzute, generatoarele termoelectrice sunt utilizate pe scară largă acolo unde nu există alte opțiuni pentru sursele de energie, precum și în timpul proceselor cu deficite semnificative de căldură.

Acest dispozitiv se caracterizează prin prezența unei suprafețe emailate, a unei surse de electricitate, inclusiv a unui încălzitor. Puterea unui astfel de dispozitiv poate fi suficientă pentru a încărca un dispozitiv mobil sau alte dispozitive care utilizează priza pentru bricheta auto. Pe baza parametrilor, putem concluziona că generatorul este capabil să funcționeze în condiții normale, și anume, fără prezența gazului, a sistemului de încălzire și a energiei electrice.

BioLite a prezentat un nou model pentru drumeții - o sobă portabilă care nu numai că va încălzi mâncarea, ci și va încărca dispozitivul mobil. Toate acestea sunt posibile datorită generatorului termoelectric încorporat în acest dispozitiv.

În ele, sursa de energie este căldura, care se formează ca urmare a defalcării microelementelor. Au nevoie de o aprovizionare constantă cu combustibil, așa că au superioritate față de alte generatoare. Cu toate acestea, dezavantajul lor semnificativ este că în timpul funcționării este necesar să se respecte regulile de siguranță, deoarece există radiații din materiale ionizate.

În ciuda faptului că lansarea unor astfel de generatoare poate fi periculoasă, inclusiv pentru situația de mediu, utilizarea lor este destul de comună. De exemplu, eliminarea lor este posibilă nu numai pe Pământ, ci și în spațiu. Se știe că generatoarele de radioizotopi sunt folosite pentru încărcarea sistemelor de navigație, cel mai adesea în locurile în care nu există sisteme de comunicații.

Bateriile termice acționează ca convertoare, iar designul lor este alcătuit din instrumente electrice de măsură calibrate în Celsius. Eroarea în astfel de dispozitive este de obicei egală cu 0,01 grade. Dar trebuie remarcat faptul că aceste dispozitive sunt concepute pentru a fi utilizate în intervalul de la linia minimă de zero absolut la 2000 de grade Celsius.

În legătură cu dezvoltarea progresului științific și tehnologic, precum și cu cercetările aprofundate în fizică, utilizarea generatoarelor termoelectrice în vehicule pentru recuperarea energiei termice câștigă popularitate în scopul procesării substanțelor care sunt extrase din sistemele de evacuare ale mașini.

Următorul videoclip oferă o privire de ansamblu asupra generatorului modern de electricitate termică pentru drumeții cu energia BioLite peste tot.