Termoelektrisko ģeneratoru īpašības

Termoelektrostacijas pasaulē ir atzītas par lētāko enerģijas ražošanas iespēju. Bet šai metodei ir alternatīva, kas ir videi draudzīga - termoelektriskie ģeneratori (TEG).

Termoelektriskais ģenerators ir ierīce, kuras uzdevums ir pārveidot siltumenerģiju elektroenerģijā, izmantojot siltuma elementu sistēmu.

Jēdziens "siltuma enerģija" šajā kontekstā tiek interpretēts ne visai pareizi, jo siltums nozīmē tikai šīs enerģijas pārveidošanas metodi.

TEG ir termoelektriska parādība, ko 19. gadsimta 20. gados pirmo reizi ilustrēja vācu fiziķis Tomass Zēbeks. Zēbeka pētījuma rezultāts tiek interpretēts kā elektriskā pretestība divu dažādu materiālu ķēdē, bet viss process notiek tikai atkarībā no temperatūras.

Termoelektriskā ģeneratora jeb, kā to sauc arī siltumsūkņa, darbības princips ir balstīts uz siltumenerģijas pārvēršanu elektroenerģijā, izmantojot pusvadītāju siltuma elementus, kas ir savienoti paralēli vai virknē.

Pētījumu gaitā vācu zinātnieks radīja pilnīgi jaunu Peltjē efektu, kas norāda, ka pilnīgi atšķirīgi pusvadītāju materiāli lodēšanas laikā ļauj noteikt temperatūras starpību starp to sānu punktiem.

Bet kā jūs saprotat, kā šī sistēma darbojas? Viss ir pavisam vienkārši, šāda koncepcija ir balstīta uz noteiktu algoritmu: kad viens no elementiem tiek atdzesēts, bet otrs tiek uzkarsēts, mēs iegūstam strāvas un sprieguma enerģiju. Galvenā iezīme, kas atšķir šo konkrēto metodi no pārējām, ir tā, ka šeit var izmantot visu veidu siltuma avotus., tostarp nesen izslēgta plīts, lampa, uguns vai pat krūze ar tikai izlietu tēju. Nu, dzesēšanas elements visbiežāk ir gaiss vai parasts ūdens.

Kā šie siltuma ģeneratori darbojas? Tie sastāv no speciālām termobaterijām, kas izgatavotas no vadošiem materiāliem, un dažādu temperatūru termopāļu savienojumu siltummaiņiem.

Elektriskās shēmas shēma izskatās šādi: pusvadītāju termopāri, n- un p-veida vadītspējas taisnstūrveida kājas, savienotas auksto un karsto sakausējumu plāksnes, kā arī liela slodze.

Starp termoelektriskā moduļa pozitīvajiem aspektiem tiek atzīmēta iespēja izmantot absolūti visos apstākļos., tostarp pārgājienos, un turklāt viegla transportēšana. Turklāt tajos nav kustīgu detaļu, kas mēdz ātri nolietoties.

Un trūkumi ietver tālu no zemām izmaksām, zemu efektivitāti (apmēram 2-3%), kā arī cita avota nozīmi, kas nodrošinās racionālu temperatūras pazemināšanos.

Jāpiebilst, ka zinātnieki aktīvi strādā pie izredzēm uzlabot un novērst visas kļūdas, iegūstot enerģiju šādā veidā... Eksperimenti un pētījumi turpinās, lai izstrādātu visefektīvākās termoakumulatorus, kas palīdzēs palielināt efektivitāti.

Tomēr ir diezgan grūti noteikt šo iespēju optimālumu, jo tās balstās tikai uz praktiskiem rādītājiem, bez teorētiskā pamata.

Pastāv teorija, ka pašreizējā posmā fiziķi izmantos tehnoloģiski jaunu metodi sakausējumu aizstāšanai ar efektīvākiem, atsevišķi ieviešot nanotehnoloģiju. Turklāt ir iespējama iespēja izmantot netradicionālus avotus. Tātad Kalifornijas Universitātē tika veikts eksperiments, kurā termiskās baterijas tika aizstātas ar sintezētu mākslīgo molekulu, kas darbojās kā saistviela zelta mikroskopiskajiem pusvadītājiem. Pēc eksperimentiem kļuva skaidrs, ka pašreizējo pētījumu efektivitāti rādīs tikai laiks.

Atkarībā no elektroenerģijas ražošanas metodēm, siltuma avotiem, un visi termoelektriskie ģeneratori ir vairāku veidu atkarībā no iesaistīto konstrukcijas elementu veidiem.

Degviela. Siltumu iegūst, sadedzinot kurināmo, kas ir ogles, dabasgāze un nafta, kā arī siltumu, ko iegūst, sadedzinot pirotehniskās grupas (dambreti).

Atomu termoelektriskie ģeneratorikur avots ir atomreaktora siltums (urāns-233, urāns-235, plutonijs-238, torijs), bieži šeit termosūknis ir otrais un trešais konversijas posms.

Saules ģeneratori radīt siltumu no mums ikdienā zināmiem saules komunikatoriem (spoguļi, lēcas, siltuma caurules).

Pārstrādes rūpnīcas ražo siltumu no visa veida avotiem, kā rezultātā izdalās siltuma pārpalikums (izplūdes un dūmgāzes utt.).

Radioizotops siltumu iegūst izotopu sabrukšanas un šķelšanās rezultātā, šim procesam ir raksturīga paša šķelšanās nekontrolējamība, un rezultātā rodas elementu pussabrukšanas periods.

Gradienta termoelektriskie ģeneratori ir balstīti uz temperatūras starpību bez jebkādiem ārējiem traucējumiem: starp vidi un eksperimenta vietu (speciāli aprīkotas iekārtas, rūpnieciskie cauruļvadi utt.), izmantojot sākotnējo palaišanas strāvu. Dotā tipa termoelektriskais ģenerators tika izmantots, izmantojot Zēbeka efekta rezultātā iegūto elektrisko enerģiju pārvēršanai siltumenerģijā saskaņā ar Džoula-Lenca likumu.

Zemās efektivitātes dēļ termoelektriskie ģeneratori tiek plaši izmantoti kur nav citu variantu enerģijas avotiem, kā arī procesu laikā ar būtisku siltuma deficītu.

Šo ierīci raksturo emaljētas virsmas klātbūtne, elektroenerģijas avots, ieskaitot sildītāju. Šādas ierīces jauda var būt pietiekama, lai uzlādētu mobilo ierīci vai citas ierīces, izmantojot automašīnas cigarešu aizdedzinātāja ligzdu. Pamatojoties uz parametriem, varam secināt, ka ģenerators spēj darboties bez normāliem apstākļiem, proti, bez gāzes, apkures sistēmas un elektrības klātbūtnes.

BioLite prezentējis jaunu modeli pārgājieniem - pārnēsājamu plīti, kas ne tikai uzsildīs ēdienu, bet arī uzlādēs tavu mobilo ierīci. Tas viss ir iespējams, pateicoties šajā ierīcē iebūvētajam termoelektriskajam ģeneratoram.

Tajos enerģijas avots ir siltums, kas veidojas mikroelementu sadalīšanās rezultātā. Viņiem ir nepieciešama pastāvīga degvielas padeve, tāpēc tiem ir pārākums pār citiem ģeneratoriem. Tomēr to būtisks trūkums ir tas, ka ekspluatācijas laikā ir jāievēro drošības noteikumi, jo ir jonizētu materiālu starojums.

Neskatoties uz to, ka šādu ģeneratoru palaišana var būt bīstama, tostarp vides situācijai, to izmantošana ir diezgan izplatīta. Piemēram, to iznīcināšana ir iespējama ne tikai uz Zemes, bet arī kosmosā. Zināms, ka radioizotopu ģeneratorus izmanto navigācijas sistēmu uzlādēšanai, visbiežāk vietās, kur nav sakaru sistēmu.

Termiskās baterijas darbojas kā pārveidotāji, un to konstrukcija sastāv no elektriskiem mērinstrumentiem, kas kalibrēti Celsija skalā. Kļūda šādās ierīcēs parasti ir vienāda ar 0,01 grādu. Bet jāņem vērā, ka šīs ierīces ir paredzētas lietošanai diapazonā no minimālās absolūtās nulles līnijas līdz 2000 grādiem pēc Celsija.

Saistībā ar zinātnes un tehnikas progresa attīstību, kā arī padziļinātiem pētījumiem fizikā arvien lielāku popularitāti gūst termoelektrisko ģeneratoru izmantošana transportlīdzekļos siltumenerģijas reģenerācijai, lai apstrādātu vielas, kas tiek iegūtas no Latvijas izplūdes sistēmām. automašīnas.

Nākamajā videoklipā ir sniegts pārskats par moderno siltuma elektroenerģijas ģeneratoru, kas paredzēts pārgājieniem ar BioLite enerģiju visur.