принцип работы, применение, как сделать
Согласно мировой статистике, от общего числа выработанной электроэнергии, на ТЭС приходится более 60%. Как известно, для работы тепловых электростанций необходимо органическое топливо, запасы которого не бесконечны. Помимо того, положенный в основу техпроцесс не является экологически чистым. Но низкая стоимость оргтоплива и высокий КПД ТЭС, позволяет получать «дешевое» электричество, что оправдывает применение данной технологии. Выход из сложившейся ситуации – альтернативные источники энергии, к таковым относятся термоэлектрические генераторы (далее ТЭГ), о них и пойдет речь в этой статье.
Что такое термоэлектрический генератор?
Так принято называть устройство, позволяющее преобразовать тепловую энергию в электрическую. Следует уточнить, что термин «Тепловая» не совсем точен, поскольку тепло, это способ передачи, а не отдельный вид энергии. Под данным определением подразумевается общая кинетическая энергия молекул, атомов и других структурных элементов, из которых состоит вещество.
Несмотря на то, что на ТЭС сжигается топливо для получения электричества, ее нельзя отнести к ТЭГ. На таких станциях тепловая энергия вначале преобразуется в кинетическую, а она уже в электрическую. То есть, топливо сжигается для получения из воды пара, который вращает турбину электрического генератора.
Схема работы ТЭСИсходя из выше изложенного, следует уточнить, что ТЕГ должен генерировать электроэнергию без промежуточных преобразований.
Принцип работы
Термопара из опыта ЗеебекаВ основе ТЭГ лежит термоэлектрическое явление, описанное в начале 20-х годов XIX века немецким ученым-физиком Томасом Иоганном Зеебеком. Он обнаружил появление ЭДС в цепи замкнутого типа, состоящей из проводника и сурьмы, при условии создания разности температур в местах, где эти материалы контактируют. Изображение устройства, при помощи которого был зафиксирован данный эффект, представлено ниже.
Обозначения:
- 1 – медный проводник.
- 2 – проводник из сурьмы.
- 3 – стрелка компаса.
- А и В – места контакта двух проводников.
При нагревании одного из контактов стрелка отклонялась, что свидетельствовало о наличии магнитного поля, вызванного ЭДС. При нагреве другого контакта, направление ЭДС менялось на противоположное. Соответственно, при разрыве цепи, можно зафиксировать разность потенциалов на ее концах.
Через 12 лет, после публикации Зеебеком результатов своих опытов, французским физиком Жаном Пельтье был обнаружен обратный эффект. Если через цепь термопары пропускать ток, то в местах контакта этих веществ возникает разность температур. Мы не будем приводить описание опыта Пельтье, а также данные по современным одноименным элементам, эту информацию можно найти на нашем сайте.
По сути, оба эти эффекта обратные стороны одного термоэлектрического явления, позволяющего напрямую получать электричество из тепловой энергии.
Но, до открытия полупроводников, термоэлектрический эффект не находил практического применения, ввиду неприемлемо низкого КПД. Поднять его до 5% удалось только в середине пошлого века. К сожалению, даже у современных полупроводниковых элементов, этот показатель остается на уровне 8%-12%, что не позволяет рассматривать генераторы данного типа в качестве серьезных конкурентов ТЭС.
Перспективы
В настоящее время продолжаются опыты по подбору оптимальных термопар, что позволит увеличить КПД. Проблема заключается в том, что под данные исследования затруднительно подвести теоретическую базу, поэтому приходится полагаться только на результаты экспериментов. Учитывая, что на эффект влияет процентное соотношение и состав сплавов материала для термопар, говорить о ближайших перспективах неблагодарное занятие.
Велика вероятность, что в ближайшее время для повышения добротности термоэлементов, разработчики перейдут на другой уровень изготовления сплава для термопар, с использованием нано-технологий, ям квантования и т.
д.
Вполне возможно, что будет разработан совершенно иной принцип с использованием нетрадиционных материалов. В качестве примера можно привести эксперименты, проводимые в Калифорнийском университете, где для замены термопары использовалась искусственная синтезированная молекула, которая соединяла два золотых микро проводника.
Молекула вместо термопарыПервые опыты показали возможность реализации идеи, насколько она перспективна, покажет время.
Сфера применения и виды термоэлектрических генераторов
В виду низкого КПД для ТЭГ остается два варианта применения:
- В местах, где недоступны другие источники электроэнергии.
- В процессах, где имеется избыток тепла.
Приведем несколько примеров таких устройств.
Энергопечи
Данные, устройства, совмещающие в себе следующие функции:
- Варочной поверхности.
- Обогревателя.
- Источника электроэнергии.
Это прекрасный образец, объединяющий все оба варианта применения.
У представленной на рисунке энергопечи следующие параметры:
- Вес – чуть больше 50 килограмм (без учета топлива).
- Размеры: 65х43х54 см (с разобранным дымоходом).
- Оптимальная загрузка оргтоплива – 30 литров. Допускается использование лиственной древесины, торфа, бурового (не каменного!) угля.
- Средняя тепловая мощность устройства около 4,5 кВт.
- Мощность электронагрузки от 45-50 Вт.
- Стабилизированное постоянное напряжение на выходе – 12 В.
Как видите, эти параметры вполне приемлемы для условий, где нет электричества, отопления и газа. Что касается небольшой электрической мощности, то ее вполне достаточно для зарядки мобильных устройств или питания других гаджетов, через адаптер от автомобильного прикуривателя.
Радиоизотопные ТЭГ
В качестве источника тепла для ТЭГ может выступать тепловая энергия, выделяющаяся в процессе распада нестабильных элементов. Такие источники называют радиоизотопными.
Срок эксплуатации таких источников напрямую зависит от периода полураспада вещества, используемого в качестве топлива. К последнему предъявляется следующий ряд требований:
- Высокий коэффициент объемной активности, то есть небольшое количество вещества должно обеспечивать нужный уровень выделения энергии.
- Поддержка необходимого уровня мощности в течение длительного времени. На этот параметр отвечает, как было отмечено выше, влияет период полураспада, например у стронция-90 он 29 лет, следовательно, источник через это время потеряет половину своей мощности.
- Ионизирующее излучение должно быть удобным для утилизации, то есть в нем должны преобладать α-частицы.
- Необходимый уровень безопасности. То есть ионизирующее излучение не должно нанести вред экологии (в случае эксплуатации на земле) и питающемуся от такого источника оборудованию.
Таким критериям отвечают изотопы кюрия-244, плутония-238 и упоминавшийся выше стронций-90.
Сфера применения РИТЕГ
Несмотря на серьезные требования к таким источникам, сфера их применения довольно разнообразна, они используются как в космосе, так и на земле. Ниже на фото, изображен РИТЕГ, работавший на космическом аппарате Кассини. В качестве топлива использовался изотоп плутония-238. Период полураспада этого элемента чуть больше 87 лет. Под конец 20-ти летней мисси источник вырабатывал 650 Вт электроэнергии.
Радиоизотопное «сердце» КассиниКассини была приведена в качестве примера, а на счет массовости можно констатировать, что, практически, все КА для электропитания оборудования используют РИТЕГ. К сожалению, характеристики радиоизотопных источников энергии космических аппаратов, как правило, не публикуются.
На земле ситуация приблизительно такая же. Технология РИТЕГ как бы известна, но ее детали относятся к закрытой информации. Достоверно известно, что такие установки применяются в качестве источника питания навигационного оборудования в местности, где по техническим причинам невозможно получать электроэнергию другим способом.
То есть, речь идет о труднодоступных регионах.
К сожалению, такие источники не самая подходящая альтернатива ТЭС с экологической точки зрения.
РИТЕГ поднятый с 14-митровой глубины возле СахалинаКак сделать термоэлектрический генератор своими руками?
В завершении расскажем, как сделать ТЕГ, которым можно пользоваться в турпоходе, на охоте или рыбалке. Естественно, мощность таких устройств будет уступать радиоизотопным генераторам энергии, но ввиду труднодоступности плутония, и его неприятным свойством наносить вред человеческому организму придется довольствоваться малым.
Нам понадобится термоэлектрический элемент, например, ТЕС1 12710. Желательно использовать несколько элементов, подключенных параллельно, для увеличения мощности. К сожалению, тут есть очень серьезный нюанс, потребуется подобрать элементы со сходными параметрами, что у китайской продукции практически не реально, а использовать брендовую дорого, проще купить готовый генератор. Если использовать один модуль Пельте, то его мощности едва хватит для зарядки телефона или другого гаджета.
Нам также понадобится металлический корпус, например, отслужившего блока питания ПК и радиатор от процессора.
Основные моменты сборки:
Наносим на корпус термопасту в месте, где будет крепиться термоэлектрический элемент, прислоняем его и фиксируем радиатором. В результате у нас получается конструкция, как на нижнем рисунке.
Туристический ТЭГВ качестве топлива лучше всего использовать «сухой спирт».
Теперь необходимо подключить к нашему источнику стабилизатор напряжения (схему можно найти на нашем сайте или в других тематических источниках).
Конструкция готова, можно приступать к проверке.
Список использованной литературы
- Самойлович А.Г. «Термоэлектрические и термомагнитные методы превращения энергии» 2007
- Поздняков Б. С, Коптелов Е.А. «Термоэлектрическая энергетика» 1974
- Бернштейн А. С. «Термоэлектричество» 1957
- Анатычук Л.И. «Термоэлементы и термоэлектрические устройства» 1979
С, Коптелов Е.А. «Термоэлектрическая энергетика» 1974Переносной тепловой аэрозольный генератор Модель: TS-35A (E)
Поиск по каталогу
Каталог товаров / Оборудование ветеринарно-санитарной экспертизы и пищевых предприятий / Оборудование для дезинфекции и дезинсекции
Оформить заказОбласть применения: распыление дезинфектантов и других водных, масляных и водномасляных растворов и эмульсий реагентов.
Устройство эффективно как на открытых территориях, так и в закрытых птицеводческих и животноводческих помещениях. Аппарат с успехом применяется и для газации небольших закрытых объемов.
Компактность и небольшая масса модели дает возможность использования ее в различных труднодоступных точках, а также там, где стесненность условий или плохие дороги осложняют применение более громоздкого оборудования.
Области применения:
- Профилактическая обработка помещений / дезинфекция
- Борьба с вредителями
- Защита растений в теплицах и открытом грунте
- Фумигация в теплицах
- Защита содержимого складских, производственных помещений и оборудования
Преимущества:
- высокая производительность
- прост в эксплуатации и обслуживании
- генератор подходит для препаратов и рабочих растворов на основе воды, масел и дезинфектантов
- легкий запуск
- экономный расход рабочего раствора благодаря дозирующим форсункам
- отсутствие передозировки горючего
- надёжен в работе — нет движущихся частей
- воздухозаборный клапан защищен от попадания пыли и частиц реагента
Технические данные
| Рабочая характеристика камеры сгорания | 18.6 квт/25.2лс | |||
| Расход горючего, прибл | 1.5 л/ч | |||
| Вместимость бака горючего | 1. 5 л | |||
| Вместимость бака для раствора | 5 л | |||
| Давление в баке для раствора, прибл | 0.25 бар | |||
| Давление в баке горючего, прибл. | 0.06 бар | |||
| С питанием от батареи | 4 x 1.5В | |||
| Выход раствора, прибл. | 8-42 л/ч | |||
| Вес (собственный), прибл | 8.2 кг | |||
| Размеры (Д x Ш x В, мм) | 1370 x 270 x 315 | |||
Купить Переносной тепловой аэрозольный генераторМодель: TS-35A (E) можно в компании Агролаб и заказать доставку в следующие города: Абакан, Анадырь, Архангельск, Астрахань, Барнаул, Белгород, Биробиджан, Благовещенск, Брянск, Великий Новгород, Владивосток, Владикавказ, Владимир, Волгоград, Вологда, Воронеж, Горно-Алтайск, Грозный, Екатеринбург, Иваново, Ижевск, Иркутск, Йошкар-Ола, Казань, Калининград, Калуга, Кемерово, Киров, Кострома, Краснодар, Красноярск, Курган, Курск, Кызыл, Липецк, Магадан, Магас, Майкоп, Махачкала, Москва, Мурманск, Нальчик, Нарьян-Мар, Нижний Новгород, Новосибирск, Омск, Оренбург, Орёл, Пенза, Пермь, Петрозаводск, Петропавловск-Камчатский, Псков, Ростов-на-Дону, Рязань, Санкт-Петербург, Салехард, Самара, Саранск, Саратов, Севастополь, Симферополь, Смоленск, Ставрополь, Сыктывкар, Тамбов, Тверь, Томск, Тула, Тюмень, Улан-Удэ, Ульяновск, Уфа, Хабаровск, Ханты-Мансийск, Чебоксары, Челябинск, Черкесск, Чита, Элиста, Южно-Сахалинск, Якутск, Ярославль
Информация, представленная на сайте, не является публичной офертой.
Дом-Термоэлектрический-генератор Модули ТЭГ Генератор дровяной печи 100Вт
Термоэлектрическая дровяная печь Генератор 12-24В продается. 905-751-1362 Надежный лучший в своем классе дизайн с 3 годами разработки, лежащей в основе простого великолепного продукта. Простая установка для любого, чтобы установить.
читать далее »
12V Термоэлектрический, автономный, зарядное устройство для мобильного телефона 5V, питание по требованию, полупроводниковый генератор, награда за лучший дизайн,
IPowertowerTM разворачивается, чтобы следовать! 60-дневное специальное предложение на заказ, написав нам по электронной почте! Стоимость $1290,99 плюс 20,00 доставка только в Северной Америке! Электронная почта, чтобы узнать стоимость доставки за границу! Новый стандарт в сотовых телефонах, зарядка планшета с двойной батареей c
читать далее »
Различия между термоэлектрическим модулем Зеебека и термоэлектрическим модулем Пельтье
Термоэлектрические модули, генератор ТЭГ, модуль охлаждения ТЭГ, общие отличия для технических описаний.
Наши продукты были упомянуты и используются:
Технология TEG Generator POWER имеет свои сильные стороны. Поскольку удельная мощность очень велика, можно изготавливать небольшие термоэлектрические генераторы. Например, сборка ТЭГ мощностью 100 Вт может поместиться примерно в двадцатую часть пространства, необходимого для эквивалентной солнечной батареи. Кроме того, производительность составляет 24 часа в сутки при наличии источника тепла и стороны отвода холода. Таким образом, фактическая выходная мощность может быть в 6-7 раз больше, чем может производить 100-ваттная солнечная батарея. Что необходимо, чтобы сделать технологию дешевой в эксплуатации, так это отработанное тепло, которое по определению является бесплатным. Ключевыми словами являются «УТИЛИЗАЦИОННОЕ ТЕПЛОЭнергогенератор ТЭГ». За последние 30 лет компания TEC разработала новые конструкции на основе эффекта Зеебека для использования в термоэлектрических генераторах. В 2020 году компания представила генератор для дровяной печи Rabbit Ears мощностью 100 Вт.
Лучший в своем классе запатентованный термоэлектрический генератор мощностью 100 Вт для дровяной печи, демонстрирующий превосходную производительность и надежность. Система термоэлектрического генератора TEG мощностью 100 Вт является выдающейся. Устройство поставляется с дымоходом длиной 24 дюйма и диаметром 6 дюймов, уже собранным для быстрой установки. Уникальный теплообмен «труба в трубе» обеспечивает превосходное охлаждение на холодной стороне, рассчитанное на максимальную DT, что позволяет достичь максимальной мощности ТЭГ. Поглотители тепла с обеих сторон трубы используют радиаторы для проникновения в поток дымовых газов, максимизируя поглощение тепла для превосходной выработки энергии. Запатентованная конструкция является лучшей в своем классе и была разработана ветераном с 30-летним стажем работы в области термоэлектрических генераторов. Он поставляется с высокоэффективным насосом с магнитным приводом 12 В постоянного тока и изготовленным на заказ контроллером заряда постоянного тока с функциональностью ПЛК.
В системе справа используются обработанные трубы из сшитого полиэтилена (PEX) для упрощения монтажа, а также исключительный дизайн и универсальность TEG. ПЛК может быть оснащен термопарным датчиком горячей стороны для управления обратной подачей насоса. Например, если температура печи ниже 100F, насос можно включать и выключать, экономя ценную энергию. ПЛК также имеет порт R-232 для подключения компьютера для программирования других функций. Будущие варианты включают в себя автоматический огнетушитель, который будет выпускать инертную пищевую соду, если в верхней части дымохода начнется пожар. Эта функция будет первой из многих функций, защищающих вас и ваш дом от пожаров.
Bi2Te3 наиболее эффективен при комнатной температуре. Такие материалы, как PbTe, работают при температуре от 350 до 600°C (702-1112°F). И Bi2Te3, и PbTe являются зрелым материалом. Их характеристики и производительность хорошо задокументированы и широко используются в коммерческих целях. Однако PbTe до сих пор почти невозможно приобрести отдельно в виде модуля.
Гибридный термоэлектрический модуль, сочетающий в себе лучший в классе материал Bi2Te3 P-типа с лучшим в классе материалом PbTe N-типа для формирования первых гибридных модулей TEG, классифицированных как модуль серии TEG1-PB. Свойства PbTe лучше подходят для температур выше 300°C, поэтому комбинация хорошо работает в диапазоне от 300°C до 360°C. А теперь PbTe/TAGS с эффективностью до 12%.
Другие зеленые технологии, которые мы предлагаем:
www.GEMAsciences.com
«Водород по запросу» с использованием элементарных материалов для производства водорода Для получения тепла и энергии из топливного элемента.
www.urone-inc.com
ДЭ-сублимация углерода самая экономичная технология ДЭ-карбонизации, коммерчески доступная на сегодняшний день решения! Датчики температуры, вибрации, влажности, загрязнения масла!
О нас — Термоэлектрический генератор
О нас администратор 2021-02-21T15:22:03+00:00
TECTEG Производ.
специализируется на производстве продуктов на основе эффекта Зеебека и специальных модулей ТЭГ. Наш более чем 30-летний опыт проектирования сделает вашу жизнь проще. Зачем пытаться разработать продукт, на разработку которого мы потратили сотни тысяч, чтобы вы могли наслаждаться максимально возможной выходной мощностью за свои с трудом заработанные деньги. TECTEG Див. начала свою деятельность в 2001 году. Наш опыт проектирования термоэлектрических ТЭГ не имеет себе равных ни у одной другой компании. За последние 22 года отрасль энергетики на эффекте Зеебека демонстрирует удивительный рост и будет продолжать расти в приложениях ТЭГ, а также в разработке термоэлектрических материалов. Мы разработали обширный перечень компонентов TEG, специально разработанных высокотемпературных подвижных узлов, а также специальные специальные прикладные модули для удовлетворения критических требований применения. Мы индивидуально разрабатываем множество различных форм и парных дизайнов, специфичных для требований заказчика.
Первый по-настоящему простой в установке термоэлектрический генератор для дровяной печи мощностью 100 Вт. Это действительно работает!
Tecteg Изготовитель. производит современные термоэлектрические генераторы. Более 30 лет опыта проектирования и производства с библиотекой термоэлектрических компонентов, которые обеспечивают наилучшие результаты выходной мощности без исключения. Миллионы долларов на НИОКР в области термоэлектрических исследований и бескомпромиссный подход к разработке продукции предлагают передовые продукты, не имеющие себе равных. Термоэлектрический генератор IPOWERTOWER мощностью 10 Вт с пассивным охлаждением обеспечивает 10 Вт аварийного питания, тепла, горячей воды с выходом 5 В USB и выходом для вспомогательной зарядки от 1,2 В до 20 В. Ничто в отрасли не может сравниться. Его запатентованная конструкция не имеет себе равных среди других термоэлектрических продуктов в своем классе.
Термоэлектрический генератор Rabbit Ears мощностью 100 Вт — еще один невероятно простой продукт, который можно установить на неоригинальные дровяные печи. Опять же, хорошо продуманный дизайн с бескомпромиссным подходом как к производительности, так и к дизайну. Благодаря десятилетиям надежного питания каждый раз, когда вы запускаете дровяную печь, вы будете производить как электроэнергию, так и горячую воду. Легко настраивается для непрерывной зарядки аккумулятора 12 В или 24 В! А в следующем году у нас будет термоэлектрический генератор Rabbit Ears мощностью 200 Вт для зарядки 48В. Все того же размера, что и генератор ТЭГ мощностью 100 Вт!!
Ближайшее будущее
Tecteg Mfr. работа с Джейсоном Стюартом «Мастером огня» и его запатентованным изобретением переходника для дровяной печи с чистым горением в Новой Зеландии и с Деральдом Куком, владельцем intensofuergo в Чили, который также работает с нашей группой, которая разработала переходник для дровяной печи с чистым горением «под ключ».
Чтобы сделать старые печи не только более эффективными, но и более чистыми, будущая конструкция будет включать термоэлектрический генератор с горячей водой и распределенным отоплением мощностью около 100 Вт. ТЭЦ, короче. Адаптер уменьшит выработку большего количества тепла из того же количества дров.
http://www.intensifire.co.nz/
Intensifire с трубкой из боросиликатного стекла.
Почему термоэлектрическая энергетика?
Важным компонентом так называемой технологии снижения выбросов углерода является то, как быстро технология начнет приносить чистую выгоду в мощности. По сути, все зеленые технологии либо потребляют энергию, либо создают углеродный след при производстве конечного продукта. На приведенном ниже графике показаны несколько стандартных «зеленых» технологий и время, необходимое для того, чтобы мощность, которую они производят, сравнялась с мощностью, необходимой для их производства. Если бы все зеленые технологии оценивались таким образом, термоэлектрическая генерация была бы наименее углеродоемкой из всех зеленых технологий.
Для нас было очевидно, что технология термоэлектрической выработки энергии (ТЭГ) на сегодняшний день является наиболее конкурентоспособной энергонейтральной технологией из всех доступных зеленых технологий. Можно сказать, что вам нужно сжигать ископаемое топливо, чтобы получать энергию, и это увеличивает текущие потребности в энергии?
Правда в том, что в 99% приложений топливо уже расходуется на другие цели. Все, что мы делаем, это продлеваем срок службы этого топлива и делаем его потребление более эффективным! Как и в большинстве случаев, топливо обеспечивает тепло или работу. Побочным продуктом каждого из этих процессов является отработанное тепло. Мы просто потребляем тепло до того, как оно потеряется в атмосфере. В настоящее время мы работаем с Университетом Макмастера над проверкой нашей новой технологии. В случае успеха эта технология может быть широко внедрена во всем, от печей, автомобилей, грузовиков и тяжелой промышленности до многих других.