Karakteristike termoelektričnih generatora

Termoelektrane su u svetu prepoznate kao najjeftinija opcija za proizvodnju energije. Ali postoji alternativa ovoj metodi, koja je ekološki prihvatljiva - termoelektrični generatori (TEG).

Termoelektrični generator je uređaj čiji je zadatak pretvaranje toplotne energije u električnu pomoću sistema termičkih elemenata.

Koncept "toplotne" energije u ovom kontekstu se tumači ne sasvim ispravno, jer toplota znači samo metod pretvaranja ove energije.

TEG je termoelektrični fenomen koji je prvi ilustrovao nemački fizičar Tomas Zebek 20-ih godina 19. veka. Rezultat Seebeckovog istraživanja tumači se kao električni otpor u kolu od dva različita materijala, ali ceo proces se odvija samo u zavisnosti od temperature.

Princip rada termoelektričnog generatora, ili, kako ga još nazivaju, toplotne pumpe, zasniva se na pretvaranju toplotne energije u električnu pomoću termičkih elemenata poluprovodnika, koji su povezani paralelno ili serijski.

Tokom istraživanja, jedan nemački naučnik je stvorio potpuno novi Peltierov efekat, što ukazuje da potpuno različiti materijali poluprovodnika tokom lemljenja omogućavaju da se otkrije razlika u temperaturama između njihovih bočnih tačaka.

Ali kako razumeti kako ovaj sistem funkcioniše? Sve je prilično jednostavno, takav koncept se zasniva na određenom algoritmu: kada se jedan od elemenata hladi, a drugi zagreva, onda dobijamo energiju struje i napona. Glavna karakteristika koja razlikuje ovu metodu od ostalih je da se ovde mogu koristiti sve vrste izvora toplote., uključujući nedavno ugašen šporet, lampu, vatru ili čak šolju sa samo sipanim čajem. Pa, rashladni element je najčešće vazduh ili obična voda.

Kako funkcionišu ovi termalni generatori? Sastoje se od specijalnih termičkih baterija, koje su napravljene od provodnih materijala, i izmenjivača toplote različitih temperatura spojeva termoelementa.

Dijagram električnog kola izgleda ovako: termoparovi poluprovodnika, pravougaone noge n- i p-tipa provodljivosti, spojene ploče hladnih i vrućih legura, kao i veliko opterećenje.

Među pozitivnim aspektima termoelektričnog modula, primećuje se mogućnost korišćenja apsolutno u svim uslovima., uključujući i na planinarenju, i pored toga, jednostavnost transporta. Štaviše, u njima nema pokretnih delova koji se brzo istroše.

A nedostaci uključuju daleko od niske cene, nisku efikasnost (otprilike 2-3%), kao i važnost drugog izvora koji će obezbediti racionalan pad temperature.

Треба напоменути да је naučnici aktivno rade na perspektivi poboljšanja i otklanjanja svih grešaka u dobijanju energije na ovaj način... Eksperimenti i istraživanja su u toku kako bi se razvile najefikasnije termalne baterije koje će pomoći u povećanju efikasnosti.

Međutim, prilično je teško odrediti optimalnost ovih opcija, jer se one zasnivaju isključivo na praktičnim pokazateljima, bez teorijske osnove.

Postoji teorija da će u sadašnjoj fazi fizičari koristiti tehnološki novi metod zamene legura efikasnijim, posebno sa uvođenjem nanotehnologije. Štaviše, moguća je opcija korišćenja netradicionalnih izvora. Dakle, na Univerzitetu u Kaliforniji sproveden je eksperiment gde su termalne baterije zamenjene sintetizovanim veštačkim molekulom, koji je delovao kao vezivni materijal za zlatne mikroskopske poluprovodnike. Prema eksperimentima, postalo je jasno da će samo vreme pokazati efikasnost trenutnog istraživanja.

U zavisnosti od načina proizvodnje električne energije, izvora toplote i svi termoelektrični generatori su nekoliko tipova u zavisnosti od vrste strukturnih elemenata koji su uključeni.

Gorivo. Toplota se dobija sagorevanjem goriva, a to je ugalj, prirodni gas i nafta, kao i toplota dobijena sagorevanjem pirotehničkih grupa (šahova).

Atomski termoelektrični generatori, u kome je izvor toplota atomskog reaktora (uranijum-233, uranijum-235, plutonijum-238, torijum), često je ovde termalna pumpa druga i treća faza konverzije.

Solarni generatori generišu toplotu iz solarnih komunikatora koji su nam poznati u svakodnevnom životu (ogledala, sočiva, toplotne cevi).

Postrojenja za reciklažu proizvode toplotu iz svih vrsta izvora, što rezultira oslobađanjem otpadne toplote (izduvni i dimni gasovi, itd.).

Radioizotop toplota se dobija raspadom i cepanjem izotopa, ovaj proces karakteriše nekontrolisanost samog cepanja, a rezultat je vreme poluraspada elemenata.

Gradijentni termoelektrični generatori zasnivaju se na temperaturnoj razlici bez ikakvih spoljnih smetnji: između okoline i mesta eksperimenta (posebno opremljena oprema, industrijski cevovodi, itd.) koristeći početnu startnu struju. Dati tip termoelektričnog generatora je korišćen uz korišćenje električne energije dobijene Seebeck efektom za pretvaranje u toplotnu energiju po Joule-Lencovom zakonu.

Zbog svoje niske efikasnosti, termoelektrični generatori se široko koriste gde nema drugih opcija za izvore energije, kao i tokom procesa sa značajnim nestašicama toplote.

Ovaj uređaj karakteriše prisustvo emajlirane površine, izvora električne energije, uključujući grejač. Snaga takvog uređaja može biti dovoljna za punjenje mobilnog uređaja ili drugih uređaja pomoću utičnice za upaljač za cigarete u automobilu. Na osnovu parametara možemo zaključiti da je generator sposoban da radi bez normalnih uslova, odnosno bez prisustva gasa, sistema grejanja i struje.

BioLite je predstavio novi model za planinarenje – prenosivi šporet koji ne samo da će zagrejati hranu, već i napuniti vaš mobilni uređaj. Sve ovo je moguće zahvaljujući termoelektričnom generatoru ugrađenom u ovaj uređaj.

U njima je izvor energije toplota, koja nastaje kao rezultat razgradnje mikroelemenata. Potrebno im je stalno snabdevanje gorivom, tako da imaju superiornost u odnosu na druge generatore. Međutim, njihov značajan nedostatak je to što je tokom rada neophodno poštovati sigurnosna pravila, jer postoji zračenje od jonizovanih materijala.

Uprkos činjenici da lansiranje takvih generatora može biti opasno, uključujući i ekološku situaciju, njihova upotreba je prilično česta. На пример, njihovo odlaganje je moguće ne samo na Zemlji, već i u svemiru. Poznato je da se radioizotopski generatori koriste za punjenje navigacionih sistema, najčešće na mestima gde nema komunikacionih sistema.

Termalne baterije deluju kao pretvarači, a njihov dizajn čine električni merni instrumenti kalibrisani u Celzijusima. Greška u takvim uređajima je obično jednaka 0,01 stepeni. Ali treba napomenuti da su ovi uređaji dizajnirani za upotrebu u opsegu od minimalne linije apsolutne nule do 2000 stepeni Celzijusa.

U vezi sa razvojem naučnog i tehnološkog napretka, kao i dubinskim istraživanjima u fizici, sve popularnija je upotreba termoelektričnih generatora u vozilima za rekuperaciju toplotne energije u cilju prerade supstanci koje se izvlače iz izduvnih sistema аутомобили.

Sledeći video daje pregled modernog generatora toplotne struje za planinarenje BioLite energije svuda.