Termoelektrinių generatorių savybės

Šiluminės elektrinės pasaulyje pripažįstamos kaip pigiausias energijos gamybos variantas. Tačiau šiam metodui yra alternatyva, kuri yra draugiška aplinkai – termoelektriniai generatoriai (TEG).

Termoelektrinis generatorius yra įrenginys, kurio užduotis yra šiluminę energiją paversti elektros energija, taikant šiluminių elementų sistemą.

„Šiluminės“ energijos sąvoka šiame kontekste interpretuojama ne visai teisingai, nes šiluma reiškia tik šios energijos konvertavimo būdą.

TEG yra termoelektrinis reiškinys, kurį pirmą kartą iliustravo vokiečių fizikas Thomas Seebeckas XIX amžiaus 20-ajame dešimtmetyje. Seebecko tyrimo rezultatas interpretuojamas kaip elektrinė varža dviejų skirtingų medžiagų grandinėje, tačiau visas procesas vyksta tik priklausomai nuo temperatūros.

Termoelektrinio generatoriaus arba, kaip dar vadinama, šilumos siurblio veikimo principas pagrįstas šilumos energijos pavertimu elektros energija naudojant puslaidininkių šiluminius elementus, kurie yra sujungti lygiagrečiai arba nuosekliai.

Tyrimo metu vokiečių mokslininkas sukūrė visiškai naują Peltier efektą, kuriame nurodyta, kad litavimo metu visiškai skirtingos puslaidininkių medžiagos leidžia aptikti temperatūrų skirtumą tarp jų šoninių taškų.

Bet kaip suprasti, kaip ši sistema veikia? Viskas gana paprasta, tokia koncepcija paremta tam tikru algoritmu: kai vienas iš elementų yra aušinamas, o kitas šildomas, tada gauname srovės ir įtampos energiją. Pagrindinis bruožas, išskiriantis šį konkretų metodą iš kitų, yra tai, kad čia galima naudoti visų rūšių šilumos šaltinius., įskaitant neseniai išjungtą viryklę, lempą, ugnį ar net puodelį su tik pilama arbata. Na, aušinimo elementas dažniausiai yra oras arba paprastas vanduo.

Kaip veikia šie šilumos generatoriai? Jie susideda iš specialių šiluminių baterijų, pagamintų iš laidininkų medžiagų, ir skirtingų temperatūrų termopolių sandūrų šilumokaičių.

Elektros grandinės schema atrodo taip: puslaidininkių termoporos, n ir p tipo laidumo stačiakampės kojelės, sujungtos šalto ir karšto lydinio plokštės, taip pat didelė apkrova.

Tarp teigiamų termoelektrinio modulio aspektų pažymima galimybė naudoti absoliučiai visomis sąlygomis., įskaitant žygius ir, be to, patogumą transportuoti. Be to, jie neturi judančių dalių, kurios greitai susidėvi.

O trūkumai yra toli gražu ne maža kaina, mažas efektyvumas (maždaug 2-3%), taip pat kito šaltinio, kuris užtikrins racionalų temperatūros kritimą, svarba.

Reikėtų pažymėti, kad mokslininkai aktyviai dirba siekdami pagerinti ir pašalinti visas klaidas tokiu būdu gaunant energiją... Eksperimentai ir tyrimai ir toliau kuria efektyviausias šilumines baterijas, kurios padės padidinti efektyvumą.

Tačiau gana sunku nustatyti šių variantų optimalumą, nes jie pagrįsti vien praktiniais rodikliais, neturint teorinio pagrindo.

Egzistuoja teorija, kad dabartiniame etape fizikai naudos technologiškai naują lydinių keitimo efektyvesniais metodą, atskirai diegdami nanotechnologijas. Be to, yra galimybė naudoti netradicinius šaltinius. Taigi Kalifornijos universitete buvo atliktas eksperimentas, kai šiluminės baterijos buvo pakeistos sintezuota dirbtine molekule, kuri veikė kaip aukso mikroskopinių puslaidininkių rišamoji medžiaga. Atlikus eksperimentus paaiškėjo, kad dabartinių tyrimų efektyvumą parodys tik laikas.

Priklausomai nuo elektros gamybos būdų, šilumos šaltinių ir visi termoelektriniai generatoriai yra kelių tipų, priklausomai nuo naudojamų konstrukcinių elementų tipų.

Kuro. Šiluma gaunama deginant kurą, kuris yra anglis, gamtinės dujos ir nafta, taip pat šiluma, gaunama degant pirotechninėms grupėms (šaškėms).

Atominiai termoelektriniai generatoriai, kuriame šaltinis yra atominio reaktoriaus šiluma (uranas-233, uranas-235, plutonis-238, toris), dažnai čia terminis siurblys yra antroji ir trečioji konversijos pakopa.

Saulės generatoriai generuoti šilumą iš saulės komunikatorių, kurie mums žinomi kasdieniame gyvenime (veidrodžiai, lęšiai, šilumos vamzdeliai).

Perdirbimo įrenginiai gamina šilumą iš visų šaltinių, todėl išsiskiria perteklinė šiluma (išmetamosios ir išmetamosios dujos ir kt.).

Radioizotopas šiluma gaunama irstant ir skilinėjant izotopams, šiam procesui būdingas paties skilimo nevaldomumas, o rezultatas – elementų pusamžis.

Gradiento termoelektriniai generatoriai yra pagrįsti temperatūrų skirtumu be jokių išorinių trukdžių: tarp aplinkos ir eksperimento vietos (specialiai įrengtos įrangos, pramoninių vamzdynų ir kt.), naudojant pradinę paleidimo srovę. Nurodytas termoelektrinio generatoriaus tipas buvo naudojamas naudojant Seebecko efekto elektros energiją pavertimui šilumine energija pagal Džaulio-Lenco dėsnį.

Dėl mažo efektyvumo termoelektriniai generatoriai yra plačiai naudojami kur nėra kitų energijos šaltinių galimybių, taip pat vykstant procesams, kai labai trūksta šilumos.

Šis prietaisas pasižymi emaliu padengtu paviršiumi, elektros energijos šaltiniu, įskaitant šildytuvą. Tokio įrenginio galios gali pakakti įkrauti mobilųjį įrenginį ar kitus įrenginius naudojant automobilio cigarečių degiklio lizdą. Remiantis parametrais, galime daryti išvadą, kad generatorius gali veikti be normalių sąlygų, ty be dujų, šildymo sistemos ir elektros.

BioLite pristatė naują modelį žygiams – nešiojamą viryklę, kuri ne tik sušildys maistą, bet ir įkraus mobilųjį įrenginį. Visa tai įmanoma dėl šiame įrenginyje įmontuoto termoelektrinio generatoriaus.

Juose energijos šaltinis yra šiluma, kuri susidaro irstant mikroelementams. Jiems reikia nuolatinio kuro tiekimo, todėl jie turi pranašumą prieš kitus generatorius. Tačiau reikšmingas jų trūkumas yra tai, kad eksploatacijos metu būtina laikytis saugos taisyklių, nes yra jonizuotų medžiagų spinduliuotė.

Nepaisant to, kad tokių generatorių paleidimas gali būti pavojingas, taip pat ir aplinkos padėčiai, jų naudojimas yra gana įprastas. Pavyzdžiui, jų disponavimas galimas ne tik Žemėje, bet ir kosmose. Žinoma, kad radioizotopų generatoriai naudojami navigacinėms sistemoms įkrauti, dažniausiai ten, kur nėra ryšio sistemų.

Šiluminės baterijos veikia kaip keitikliai, o jų konstrukcija sudaryta iš elektrinių matavimo prietaisų, kalibruotų Celsijaus laipsniais. Tokių įrenginių paklaida paprastai yra lygi 0,01 laipsnio. Tačiau reikia pažymėti, kad šie įrenginiai yra skirti naudoti nuo minimalios absoliutaus nulio linijos iki 2000 laipsnių Celsijaus.

Vystantis mokslinei ir technologinei pažangai, taip pat atliekant nuodugnius fizikos tyrimus, populiarėja termoelektrinių generatorių naudojimas transporto priemonėse šilumos energijai atgauti, siekiant apdoroti medžiagas, išgaunamas iš dujų išmetimo sistemų. automobiliai.

Šiame vaizdo įraše apžvelgiamas modernus šiluminės elektros generatorius, skirtas „BioLite“ energijai visur keliauti.