Generatoare Termoelectrice: Radioizotop și Altele. Principiul De Funcționare A Generatoarelor De Energie Pentru Uz Industrial. Dispozitivul Lor

2024 Autor: Beatrice Philips | [email protected]. Modificat ultima dată: 2023-12-16 05:56

Centralele termice sunt recunoscute în lume ca fiind cea mai ieftină opțiune pentru generarea de energie. Dar există o alternativă la această metodă, care este ecologică - generatoare termoelectrice (TEG).

Ce este?

Un generator termoelectric este un dispozitiv a cărui sarcină este de a converti energia termică în electricitate utilizând un sistem de elemente termice.

Conceptul de energie „termică” în acest context este interpretat nu destul de corect, deoarece căldura înseamnă doar o metodă de conversie a acestei energii.

TEG este un fenomen termoelectric care a fost ilustrat pentru prima dată de fizicianul german Thomas Seebeck în anii 20 ai secolului al XIX-lea . Rezultatul cercetării lui Seebeck este interpretat ca rezistență electrică într-un circuit de două materiale diferite, dar întregul proces se desfășoară numai în funcție de temperatură.

Dispozitivul și principiul de funcționare

Principiul de funcționare al unui generator termoelectric sau, așa cum se mai numește, și a unei pompe de căldură, se bazează pe conversia energiei termice în energie electrică utilizând elemente termice ale semiconductoarelor, care sunt conectate în paralel sau în serie.

În cursul cercetărilor, un efect Peltier complet nou a fost creat de un om de știință german , ceea ce indică faptul că materialele complet diferite ale semiconductoarelor în timpul lipirii permit detectarea diferenței de temperatură între punctele lor laterale.

Dar cum înțelegi cum funcționează acest sistem? Totul este destul de simplu, un astfel de concept se bazează pe un anumit algoritm: atunci când unul dintre elemente este răcit, iar celălalt este încălzit, atunci obținem energia curentului și a tensiunii. Principala caracteristică care distinge această metodă specială de restul este că aici pot fi utilizate tot felul de surse de căldură ., inclusiv o sobă oprită recent, lampă, foc sau chiar o ceașcă cu doar ceai turnat. Ei bine, elementul de răcire este cel mai adesea aer sau apă obișnuită.

Cum funcționează aceste generatoare termice? Acestea constau din baterii termice speciale, care sunt fabricate din materiale conductoare, și schimbătoare de căldură la diferite temperaturi ale joncțiunilor termopile.

Diagrama circuitului electric arată astfel: termocupluri de semiconductori, picioare dreptunghiulare cu conductivitate de tip n și p, plăci conectate din aliaje reci și fierbinți, precum și sarcină mare.

Printre aspectele pozitive ale modulului termoelectric se remarcă posibilitatea utilizării absolut în toate condițiile ., inclusiv în drumeții și, în plus, ușurința transportului. Mai mult, nu există părți în mișcare în ele, care tind să se uzeze rapid.

Și dezavantajele includ departe de a fi costuri reduse, eficiență redusă (aproximativ 2-3%), precum și importanța unei alte surse care va oferi o scădere rațională a temperaturii.

Trebuie remarcat faptul că oamenii de știință lucrează activ la perspectivele de îmbunătățire și eliminare a tuturor erorilor în obținerea energiei în acest mod … Experimentele și cercetările sunt în desfășurare pentru a dezvolta cele mai eficiente baterii termice care vor contribui la creșterea eficienței.

Cu toate acestea, este destul de dificil să se determine optimitatea acestor opțiuni, deoarece acestea se bazează exclusiv pe indicatori practici, fără a avea o bază teoretică.

Având în vedere toate neajunsurile, și anume, inadecvarea materialelor pentru aliajele termopile, este destul de dificil să vorbim despre o descoperire în viitorul apropiat.

Există o teorie conform căreia, în etapa actuală, fizicienii vor folosi o metodă tehnologic nouă de înlocuire a aliajelor cu altele mai eficiente, separat cu introducerea nanotehnologiei . Mai mult, este posibilă opțiunea de a utiliza surse netradiționale. Deci, la Universitatea din California, a fost efectuat un experiment în care bateriile termice au fost înlocuite cu o moleculă artificială sintetizată, care a acționat ca un liant pentru semiconductorii microscopici aurii. Conform experimentelor efectuate, a devenit clar că numai timpul va spune eficacitatea cercetării actuale.

Prezentare generală a tipului

În funcție de metodele de generare a energiei electrice, a surselor de căldură și toate generatoarele termoelectrice sunt de mai multe tipuri în funcție de tipurile de elemente structurale implicate.

Combustibil . Căldura se obține din arderea combustibilului, care este cărbunele, gazele naturale și petrolul, precum și căldura obținută prin arderea grupurilor pirotehnice (dame).

Generatoare termoelectrice atomice , în care sursa este căldura unui reactor atomic (uraniu-233, uraniu-235, plutoniu-238, toriu), adesea aici o pompă termică este a doua și a treia etapă de conversie.

Generatoare solare generează căldură din comunicatorii solari care sunt cunoscuți de noi în viața de zi cu zi (oglinzi, lentile, conducte de căldură).

Instalațiile de reciclare generează căldură din tot felul de surse, rezultând în eliberarea de căldură uzată (gaze de eșapament și gaze arse etc.).

Radioizotop căldura se obține prin descompunerea și scindarea izotopilor, acest proces se caracterizează prin necontrolabilitatea scindării în sine, iar rezultatul este timpul de înjumătățire al elementelor.

Generatoare termoelectrice cu gradient se bazează pe diferența de temperatură fără interferențe exterioare: între mediu și locul experimentului (echipamente special echipate, conducte industriale etc.) folosind curentul inițial de pornire. Tipul dat de generator termoelectric a fost utilizat cu utilizarea energiei electrice obținute din efectul Seebeck pentru conversia în energie termică conform legii Joule-Lenz.

Aplicații

Datorită eficienței lor scăzute, generatoarele termoelectrice sunt utilizate pe scară largă unde nu există alte opțiuni pentru sursele de energie, precum și în timpul proceselor cu deficit semnificativ de căldură.

Sobe pe lemne cu generator electric

Acest dispozitiv se caracterizează prin prezența unei suprafețe emailate, o sursă de electricitate, inclusiv un încălzitor. Puterea unui astfel de dispozitiv poate fi suficientă pentru a încărca un dispozitiv mobil sau alte dispozitive folosind priza brichetei pentru mașini . Pe baza parametrilor, se poate concluziona că generatorul este capabil să funcționeze fără condiții normale, și anume, fără prezența gazului, a sistemului de încălzire și a electricității.

Generatoare termoelectrice industriale

BioLite a prezentat un nou model pentru drumeții - o sobă portabilă care nu numai că va încălzi mâncarea, ci și va încărca dispozitivul mobil. Toate acestea sunt posibile datorită generatorului termoelectric încorporat în acest dispozitiv.

Acest dispozitiv vă va servi perfect pe drumeții, pescuit sau oriunde îndepărtat de toate condițiile civilizației moderne. Activitatea generatorului BioLite se caracterizează prin arderea combustibilului, care este transmis secvențial de-a lungul pereților și generează electricitate. Electricitatea rezultată vă va permite să încărcați telefonul sau să aprindeți LED-ul.

Generatoare termoelectrice radioizotopice

În ele, sursa de energie este căldura, care se formează ca urmare a descompunerii microelementelor. Au nevoie de o alimentare constantă cu combustibil, deci au superioritate față de ceilalți generatori . Cu toate acestea, dezavantajul lor semnificativ este că în timpul funcționării este necesar să se respecte regulile de siguranță, deoarece există radiații din materiale ionizate.

În ciuda faptului că lansarea unor astfel de generatoare poate fi periculoasă, inclusiv pentru situația de mediu, utilizarea lor este destul de obișnuită. De exemplu, eliminarea lor este posibilă nu numai pe Pământ, ci și în spațiu . Se știe că generatoarele de radioizotopi sunt utilizate pentru încărcarea sistemelor de navigație, cel mai adesea în locuri unde nu există sisteme de comunicații.

Oligoelemente termice

Bateriile termice acționează ca convertizoare, iar designul lor este alcătuit din instrumente de măsurare electrice calibrate în grade Celsius. Eroarea la astfel de dispozitive este de obicei echivalată cu 0,01 grade . Dar trebuie remarcat faptul că aceste dispozitive sunt concepute pentru a fi utilizate în intervalul de la linia minimă de zero absolut la 2000 de grade Celsius.

Generatoarele de energie termică au câștigat recent o largă popularitate atunci când lucrează în locuri greu accesibile, care sunt complet lipsite de sisteme de comunicații. Aceste locații includ Space, unde aceste dispozitive sunt din ce în ce mai utilizate ca surse de alimentare alternative la bordul vehiculelor spațiale.

În legătură cu dezvoltarea progresului științific și tehnologic, precum și a cercetărilor aprofundate în fizică, utilizarea generatoarelor termoelectrice în vehicule pentru recuperarea energiei termice câștigă popularitate în vederea procesării substanțelor care sunt extrase din sistemele de evacuare ale mașini.