Характеристики на термоелектричните генератори

Топлоелектрическите централи са признати в света като най-евтиния вариант за производство на енергия. Но има алтернатива на този метод, който е екологичен - термоелектрически генератори (TEG).

Термоелектрическият генератор е устройство, чиято задача е да преобразува топлинната енергия в електрическа чрез прилагане на система от топлинни елементи.

Концепцията за "топлинна" енергия в този контекст се тълкува не съвсем правилно, тъй като топлината означава само метод за преобразуване на тази енергия.

TEG е термоелектричен феномен, който за първи път е илюстриран от немския физик Томас Зеебек през 20-те години на 19 век. Резултатът от изследването на Seebeck се интерпретира като електрическо съпротивление във верига от два различни материала, но целият процес протича само в зависимост от температурата.

Принципът на работа на термоелектрически генератор или, както още се нарича, термопомпа, се основава на преобразуването на топлинната енергия в електрическа енергия с помощта на топлинни елементи от полупроводници, които са свързани паралелно или последователно.

В хода на изследването е създаден напълно нов ефект на Пелтие от немски учен, което показва, че напълно различни материали от полупроводници по време на запояване позволяват да се открие разликата в температурите между техните странични точки.

Но как разбирате как работи тази система? Всичко е съвсем просто, такава концепция се основава на определен алгоритъм: когато един от елементите се охлажда, а другият се нагрява, тогава получаваме енергията на тока и напрежението. Основната характеристика, която отличава този конкретен метод от останалите, е, че тук могат да се използват всякакви източници на топлина., включително наскоро изключена печка, лампа, огън или дори чаша само с налят чай. Е, охлаждащият елемент най-често е въздух или обикновена вода.

Как работят тези термични генератори? Те се състоят от специални термични батерии, които са изработени от проводящи материали, и топлообменници с различни температури на термоелементните връзки.

Схемата на електрическата верига изглежда така: термодвойки от полупроводници, правоъгълни крака с n- и p-тип проводимост, свързани плочи от студени и горещи сплави, както и високо натоварване.

Сред положителните страни на термоелектрическия модул се отбелязва възможността за използване при всякакви условия., включително при походи, и освен това, лекота на транспортиране. Освен това в тях няма движещи се части, които са склонни да се износват бързо.

А недостатъците включват далеч от ниска цена, ниска ефективност (приблизително 2-3%), както и важността на друг източник, който ще осигури рационален спад на температурата.

трябва да бъде отбелязано че учените работят активно върху перспективите за подобряване и премахване на всички грешки при получаване на енергия по този начин... Продължават експерименти и изследвания за разработване на най-ефективните термични батерии, които ще помогнат за повишаване на ефективността.

Въпреки това е доста трудно да се определи оптималността на тези опции, тъй като те се основават единствено на практически показатели, без да имат теоретична основа.

Има теория, че на настоящия етап физиците ще използват технологично нов метод за замяна на сплави с по-ефективни, отделно с въвеждането на нанотехнологиите. Освен това е възможна опцията за използване на нетрадиционни източници. И така, в Калифорнийския университет беше проведен експеримент, при който термичните батерии бяха заменени с синтезирана изкуствена молекула, която действаше като свързващ материал за златни микроскопични полупроводници. Според проведените експерименти стана ясно, че само времето ще покаже ефективността на настоящото изследване.

В зависимост от методите за производство на електроенергия, източници на топлина и всички термоелектрически генератори са няколко вида в зависимост от видовете участващи конструктивни елементи.

гориво. Топлината се получава от изгаряне на гориво, което е въглища, природен газ и нефт, както и топлина, получена от изгаряне на пиротехнически групи (шашки).

Атомни термоелектрически генератори, в който източник е топлината на атомен реактор (уран-233, уран-235, плутоний-238, торий), често тук термопомпата е вторият и третият етап на преобразуване.

Слънчеви генератори генерират топлина от слънчеви комуникатори, които са ни познати в ежедневието (огледала, лещи, топлинни тръби).

Инсталациите за рециклиране генерират топлина от всички видове източници, което води до отделяне на отпадна топлина (отработени и димни газове и др.).

Радиоизотоп топлината се получава от разпадането и разделянето на изотопи, този процес се характеризира с неконтролируемостта на самото разделяне, а резултатът е полуживотът на елементите.

Градиентни термоелектрични генератори се базират на температурната разлика без никаква външна намеса: между околната среда и експерименталната площадка (специално оборудвано оборудване, промишлени тръбопроводи и т.н.), като се използва първоначалният пусков ток. Посоченият тип термоелектричен генератор е използван с оползотворяване на електрическата енергия, получена от ефекта на Зеебек за преобразуване в топлинна енергия по закона на Джоул-Ленц.

Поради ниската си ефективност термоелектричните генератори се използват широко където няма други възможности за източници на енергия, както и при процеси със значителен недостиг на топлина.

Това устройство се характеризира с наличието на емайлирана повърхност, източник на електричество, включително нагревател. Мощността на такова устройство може да е достатъчна за зареждане на мобилно устройство или други устройства, използващи гнездото за запалка за автомобили. Въз основа на параметрите може да се заключи, че генераторът е в състояние да работи без нормални условия, а именно без наличие на газ, отоплителна система и електричество.

BioLite представи нов модел за туризъм – преносима печка, която не само ще затопли храната, но и ще зареди мобилното ви устройство. Всичко това е възможно благодарение на термоелектрическия генератор, вграден в това устройство.

При тях източникът на енергия е топлината, която се образува в резултат на разграждането на микроелементите. Те се нуждаят от постоянно снабдяване с гориво, така че имат превъзходство пред другите генератори. Техният значителен недостатък обаче е, че по време на работа е необходимо да се спазват правилата за безопасност, тъй като има радиация от йонизирани материали.

Въпреки факта, че пускането на такива генератори може да бъде опасно, включително за околната среда, използването им е доста често. Например, тяхното обезвреждане е възможно не само на Земята, но и в космоса. Известно е, че радиоизотопните генератори се използват за зареждане на навигационни системи, най-често на места, където няма комуникационни системи.

Термичните батерии действат като преобразуватели, а дизайнът им е изграден от електрически измервателни уреди, калибрирани в Целзий. Грешката в такива устройства обикновено е равна на 0,01 градуса. Но трябва да се отбележи, че тези устройства са предназначени за използване в диапазона от минималната линия от абсолютна нула до 2000 градуса по Целзий.

Във връзка с развитието на научно-техническия прогрес, както и задълбочените изследвания във физиката, използването на термоелектрически генератори в превозните средства за възстановяване на топлинната енергия набира популярност за обработка на вещества, които се извличат от изпускателните системи на автомобили.

Следващият видеоклип предоставя преглед на модерния генератор на термично електричество за туризъм с енергия BioLite навсякъде.