Característiques dels generadors termoelèctrics

Les centrals tèrmiques són reconegudes al món com l'opció més barata per generar energia. Però hi ha una alternativa a aquest mètode, que és respectuós amb el medi ambient: els generadors termoelèctrics (TEG).

Un generador termoelèctric és un dispositiu que té com a missió convertir l'energia tèrmica en electricitat aplicant un sistema d'elements tèrmics.

El concepte d'energia "tèrmica" en aquest context no s'interpreta del tot correctament, ja que la calor només significa un mètode per convertir aquesta energia.

El TEG és un fenomen termoelèctric que va ser il·lustrat per primera vegada pel físic alemany Thomas Seebeck als anys 20 del segle XIX. El resultat de la investigació de Seebeck s'interpreta com una resistència elèctrica en un circuit de dos materials diferents, però tot el procés transcorre només en funció de la temperatura.

El principi de funcionament d'un generador termoelèctric, o, com també s'anomena, una bomba de calor, es basa en la conversió d'energia tèrmica en energia elèctrica mitjançant elements tèrmics de semiconductors, connectats en paral·lel o en sèrie.

Durant la investigació, un científic alemany va crear un efecte Peltier completament nou, que indica que materials de semiconductors completament diferents durant la soldadura permeten detectar la diferència de temperatures entre els seus punts laterals.

Però, com enteneu com funciona aquest sistema? Tot és bastant senzill, aquest concepte es basa en un determinat algorisme: quan un dels elements es refreda i l'altre s'escalfa, obtenim l'energia del corrent i la tensió. La característica principal que distingeix aquest mètode en particular de la resta és que aquí es poden utilitzar tot tipus de fonts de calor., incloent-hi un fogó, un llum, un foc o fins i tot una tassa amb només te abocat recentment apagats. Bé, l'element de refrigeració és més sovint aire o aigua normal.

Com funcionen aquests generadors tèrmics? Consten de bateries tèrmiques especials, que estan fetes de materials conductors, i intercanviadors de calor de diferents temperatures de les unions de la termopila.

L'esquema del circuit elèctric és el següent: termoparells de semiconductors, potes rectangulars de conductivitat de tipus n i p, plaques connectades d'aliatges freds i calents, així com càrrega elevada.

Entre els aspectes positius del mòdul termoelèctric, es destaca la possibilitat d'utilitzar-lo absolutament en totes les condicions., fins i tot en excursions, i a més, facilitat de transport. A més, no tenen peces mòbils que tendeixin a desgastar-se ràpidament.

I els desavantatges inclouen, lluny del baix cost, la baixa eficiència (aproximadament el 2-3%), així com la importància d'una altra font que proporcionarà una caiguda de temperatura racional.

Cal tenir en compte que els científics estan treballant activament en les perspectives per millorar i eliminar tots els errors en l'obtenció d'energia d'aquesta manera... L'experimentació i la investigació segueixen desenvolupant les bateries tèrmiques més eficients que ajudaran a augmentar l'eficiència.

Tanmateix, és bastant difícil determinar l'optimitat d'aquestes opcions, ja que es basen únicament en indicadors pràctics, sense tenir una base teòrica.

Hi ha una teoria que en l'etapa actual els físics utilitzaran un mètode tecnològicament nou per substituir els aliatges per altres més eficients, per separat amb la introducció de la nanotecnologia. A més, és possible l'opció d'utilitzar fonts no tradicionals. Així, a la Universitat de Califòrnia, es va dur a terme un experiment on les bateries tèrmiques es van substituir per una molècula artificial sintetitzada, que actuava com a material aglutinant per a semiconductors microscòpics d'or. Segons els experiments realitzats, va quedar clar que només el temps dirà l'eficàcia de la investigació actual.

Depenent dels mètodes de generació d'electricitat, fonts de calor i tots els generadors termoelèctrics són de diversos tipus segons els tipus d'elements estructurals implicats.

Combustible. La calor s'obté de la combustió del combustible, que és el carbó, el gas natural i el petroli, així com la calor obtinguda per la combustió de grups pirotècnics (dames).

Generadors termoelèctrics atòmics, en què la font és la calor d'un reactor atòmic (urani-233, urani-235, plutoni-238, tori), sovint aquí una bomba tèrmica és la segona i tercera etapa de conversió.

Generadors solars generar calor a partir de comunicadors solars que ens coneixen en la vida quotidiana (miralls, lents, tubs de calor).

Les plantes de reciclatge generen calor de tot tipus de fonts, amb la qual cosa es produeix l'alliberament de calor residual (gasos d'escapament i de combustió, etc.).

Radioisòtop La calor s'obté per la descomposició i la divisió dels isòtops, aquest procés es caracteritza per la incontrolabilitat de la pròpia divisió i el resultat és la vida mitjana dels elements.

Generadors termoelèctrics de gradient es basen en la diferència de temperatura sense cap interferència externa: entre l'entorn i el lloc d'experimentació (equips especialment equipats, canonades industrials, etc.) utilitzant el corrent inicial d'arrencada. El tipus donat de generador termoelèctric es va utilitzar amb la utilització de l'energia elèctrica obtinguda de l'efecte Seebeck per a la conversió en energia tèrmica segons la llei de Joule-Lenz.

A causa de la seva baixa eficiència, els generadors termoelèctrics s'utilitzen àmpliament on no hi ha altres opcions per a les fonts d'energia, així com durant processos amb escassetat de calor important.

Aquest dispositiu es caracteritza per la presència d'una superfície esmaltada, una font d'electricitat, inclòs un escalfador. La potència d'aquest dispositiu pot ser suficient per carregar un dispositiu mòbil o altres dispositius amb l'endoll de l'encenedor dels cotxes. A partir dels paràmetres, es pot concloure que el generador és capaç de funcionar sense condicions normals, és a dir, sense la presència de gas, sistema de calefacció i electricitat.

BioLite ha presentat un nou model per fer senderisme: una estufa portàtil que no només escalfarà els aliments, sinó que també carregarà el vostre dispositiu mòbil. Tot això és possible gràcies al generador termoelèctric integrat en aquest dispositiu.

En ells, la font d'energia és la calor, que es forma com a resultat de la descomposició dels microelements. Necessiten un subministrament constant de combustible, de manera que tenen superioritat sobre altres generadors. No obstant això, el seu inconvenient significatiu és que durant el funcionament cal respectar les normes de seguretat, ja que hi ha radiació de materials ionitzats.

Malgrat que el llançament d'aquests generadors pot ser perillós, fins i tot per a la situació mediambiental, el seu ús és força comú. Per exemple, la seva eliminació és possible no només a la Terra, sinó també a l'espai. Se sap que els generadors de radioisòtops s'utilitzen per carregar sistemes de navegació, més sovint en llocs on no hi ha sistemes de comunicació.

Les bateries tèrmiques actuen com a convertidores, i el seu disseny està format per instruments de mesura elèctrics calibrats en Celsius. L'error en aquests dispositius sol ser igual a 0,01 graus. Però cal tenir en compte que aquests dispositius estan dissenyats per utilitzar-se en el rang des de la línia mínima de zero absolut fins a 2000 graus centígrads.

En relació amb el desenvolupament del progrés científic i tecnològic, així com amb la investigació en profunditat en física, l'ús de generadors termoelèctrics en vehicles per a la recuperació d'energia tèrmica està guanyant popularitat per processar substàncies que s'extreuen dels sistemes d'escapament de cotxes.

El següent vídeo ofereix una visió general del modern generador d'electricitat tèrmica per fer senderisme amb l'energia BioLite a tot arreu.