Термоэлектрический генератор энергии: Термоэлектрические генераторы купить | ГК «ЭМИС»

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 ТЭС

Исходя из выше изложенного, следует уточнить, что ТЕГ должен генерировать электроэнергию без промежуточных преобразований.

Принцип работы

В 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.

Термопара из опыта Зеебека

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.

Современный элемент Пельтье с указанием размеров

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 термопары

Первые 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:

1. В местах, где недоступны другие источники электроэнергии.
2. 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.

Индигирка – три в одном

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.

Основное их преимущество заключается в том, что не требуется постоянная загрузка топлива. Недостаток – необходимость установки защиты от ионизирующего излучения, невозможность перезаправки топлива и необходимость утилизации.

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» Кассини

Кассини 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 Сахалина

Как 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 ТЭГ

В 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

New! Термоэлектрический генератор постоянного тока KIBOR для ТЭС когенерационные установки малой мощности цена

 

Термоэлектрические генераторы постоянного тока KIBOR предназначены для преобразования тепла в электричество. Мы представляем готовое решение по повышению общего кпд энергетической системы  и утилизации избыточного тепла вырабатываемого в тепловых пунктах, котлах и котельных установках, ТЭЦ и ТЭС для выработки электроэнергии, что и позволяет реализовать когенерационные установки.

Термоэлектрический модуль KIBOR электрической мощностью 500 Вт/48 В   Цена 135 000 руб

Основные технические параметры:   Выходная электрическая мощность 500 W Размеры (Д x Ш x В)    460×400×965 мм Выходное постоянное напряжение 48 В Выходной ток 12 А Внутреннее сопротивление  4,0 Ом Напряжение холостого хода 96 В Входная температура и скорость потока (масло)  280℃  0,25m³ /ч Температура охлаждения (вода) 30℃  0,5m³/ч Диаметр коллектора 1 дюйм Вес   72,5 кГ

Термоэлектрический генератор постоянного тока KIBOR  преобразует бросовую тепловую энергию

высокотемпературные термоэлектрический генератор постоянного тока

в полезную электрическую. Термоэлектрический преобразователь KIBOR состоит из девяти

среднетемпературный преобразователь термоэлектрический

металлических секций. Через 3 секции циркулирует горячее масло, через 6 секций прокачивается

генератор термоэлектрический модуль цена

вода для охлаждения. В задней части модуля находится металлический резервуар с горячим

когенерационные установки цена

маслом. Выходные провода цвет: плюс – красный, минус — черный. Термоэлектрический

когенерационные установки малой мощности

преобразователь может генерировать более 500 Вт если источником тепла является температура более 280℃.

ДОСТОИНСТВА. Термоэлектрический генератор постоянного тока KIBOR:

+ Необслуживаемые системы со сроком службы не менее 10 лет.

+ Бесшумная работа.

+ Круглосуточная выработка электроэнергии.

ОТЗЫВЫ Термоэлектрические генераторы постоянного тока KIBOR

ЗАПРОСЫ, ВОПРОСЫ, ОТВЕТЫ, НОВОСТИ

1.   Для каких тепловых станций подходят термоэлектрические генераторы постоянного тока?

— термоэлектрические генераторы подходят для всех типов тепловых станций, где есть температура более 350°С, например: газовые теплостанции, на угле, газотурбинные теплоэлектростанции, бензиновые и дизельные мини электростанции,  на биогазе и пеллетах, электростанции на топливных элементах  и даже заводы по утилизации мусора (мусоросжигающие заводы), там где можно реализовать когенерационные установки.

2. Какие перспективы применения высокотемпературных среднетемпературных

термоэлектрических генераторов постоянного тока?

— перспективно применение термоэлектрических генераторов постоянного тока для реализации когенерационных установок в автономных тепло электростанциях на дровах и опилках, ТЭЦ на угле, тепло электрогенераторах на пеллетах и торфе и других энергетических установках по утилизации древесных, бытовых и промышленных отходов.

3. Какой максимальный срок эксплуатации и есть ли скидки на термоэлектрические модули?

Эффективность термоэлектрических генераторов снижается через 10 лет на 5-10%, через 20 лет на 10-20%, через 30 лет снижение более 30%. Скидки на модули при заказе от 10 шт конечно есть!

4.  Какие нормативные документы по энергосбережению?

— ФЗ РФ «О теплоснабжении» от 27 июля 2010 г. N 190

статья 3: Обеспечение приоритетного использования комбинированной выработки электрической и тепловой энергии для организации теплоснабжения.

— ФЗ РФ «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации» статья 14

— Постановление Правительства Российской Федерации от 31 декабря 2009 г. № 1225 «О требованиях к региональным и муниципальным программам в области энергосбережения и повышения энергетической эффективности».

Новинки от KIBOR
Напольный кондиционер без воздуховода KIBOR 25	Уличный садово парковый светодиодный фонарь на солнечных батареях на опоре высотой 2,6 метра	Солнечные панели для фасада дома, монтаж навесного фасада из солнечных батарей	Распределенные солнечные электростанции KIBOR-SOLAR

 

Как работают термоэлектрические генераторы ТЭГ

Как работают термоэлектрические генераторы ТЭГ администратор 2018-05-22T21:09:03+00:00

Принцип работы термоэлектрических генераторов ТЭГ (эффект Зеебека) описан ниже. Мы производим генераторы TEG Power Generators в течение последних 20 лет. Интерес к этой области взорвался в последние 5 лет. Мы здесь, чтобы помочь объяснить нюансы технологии, поскольку информации в Интернете очень мало.

Термоэлектрические модули работают по двум разным принципам

1. Эффект Пельтье: Этот эффект подает питание на модуль, в результате чего одна сторона охлаждается, а другая нагревается. Эти типы модулей имеют малую силу тока (обычно в диапазоне 6 ампер, работают при напряжении 12 В) и предназначены для воздействия низких температур от 70°C до 80°C на горячей стороне. Воздействие более высоких температур приведет к тому, что модуль развалится, соединения пар расплавятся и не будут хорошими генераторами энергии!

2. Эффект Зеебека: Этот эффект создает перепад температур по всему модулю, нагревая одну сторону модуля и охлаждая противоположную (сторону отвода тепла). Эти модули были специально разработаны для работы при температурах до 320°C (BiTe). 360°C Гибридные модули (сочетание BiTe и PbTe), предназначенные для использования преимуществ температуры горячей стороны в диапазоне от 260°C до 340°C, PbTe, предназначенные для температур от 450°C до 600°C (от 842°F до 1112°F) из которых у нас есть 2 выбора ( только PbTe и PbTe/TAGS) и, наконец, оксидные модули CMO (от 600°C до 850°C) (1112°F – 1562°F) на горячей стороне. Чтобы увидеть наш выбор, нажмите «Магазин».

Правильная терминология важна для любой технологии. Модуль Зеебека представляет собой генератор энергии (мощность от перепада тепла) DT, а модуль Пельтье представляет собой охлаждающий модуль (подающий мощность постоянного тока для получения перепада) горячей и холодной сторон. Вы можете использовать модуль Пельтье в качестве генератора, но он не сможет производить много энергии, потому что материалы, используемые для соединения устройства, имеют низкую температуру, и модуль будет разрушен при воздействии высоких температур. Чтобы произвести значимую мощность, вам нужно будет подвергнуть горячую сторону воздействию температур в диапазоне от 300°F до 700°F или выше! Если вы хотите производить милливатт, в этом нет необходимости. Холодная сторона должна быть спроектирована таким образом, чтобы отводить максимальное количество тепла (лучше всего жидкость, движущаяся в резервуаре для жидкости), когда она проходит от горячей стороны через модуль или модули к холодной стороне. Ниже нуля, если возможно, на холодной стороне. Чем холоднее холодная сторона, тем больше вырабатывается энергии. Фактически с тем же DT модуль будет производить немного больше энергии, учитывая эквивалентный DT, но более низкую холодную сторону. Это связано с тем, что при охлаждении полупроводника его внутреннее сопротивление уменьшается.

Выходная мощность определяется двумя критическими факторами.

1. Количество теплового потока, которое может успешно проходить через модуль (ТЕПЛОВОЙ ПОТОК). Чем больше количество тепла, тем больше энергии может быть произведено. Пример: если источником тепла является свеча, количество энергии, которое может быть произведено, ограничено. Если у вас есть дровяная печь на 100 000 БТЕ, вы можете производить значительную мощность, достаточную для зарядки аккумуляторной системы на 12 или 24 В, если вы можете использовать прямое тепло внутри печи. Для получения пояснений см. (Что такое новости)

2. (DT) Delta Temperature – температура горячей стороны минус температура холодной стороны.
Большие усилия должны быть приложены как к конструкции подвода тепла, так и особенно к конструкции отвода тепла (холодная сторона). Чем лучше конструкция генераторной системы ТЭГ перемещает тепло с горячей стороны на холодную и рассеивает это тепло после того, как оно поступает на холодную сторону, тем больше электроэнергии будет вырабатываться. В отличие от фотоэлектрических солнечных батарей, в которых для выработки энергии используются большие поверхности, термоэлектрические модули на эффекте Зеебека рассчитаны на очень высокую плотность мощности. Порядка в 50 раз больше, чем у солнечных фотоэлектрических! Термоэлектрические генераторы Зеебека, использующие движущуюся жидкость на холодной стороне, работают значительно лучше, чем любой другой метод охлаждения, и производят значительно больше чистой дополнительной мощности, чем потребляет насос (в зависимости от размера системы). Таким образом, для передачи максимально возможного тепла потребуются лучшие теплопроводные материалы, такие как алюминий и медь, в конструкции системы термоэлектрического генератора.

Лучшая система термоэлектрического генератора.

Хотите увидеть, как один работает с выходами, чтобы показать записи мультиметра с нашего устройства, нажмите здесь https://www.youtube.com/watch?v=3-prKCGwV5M

Мы поможем вам разработать ваш продукт!

Для доработки добавим пример:

Если вы хотите изготовить термоэлектрический генератор ТЭГ мощностью 100 Вт. Размер TEG основан на DT 100 ° C ( Горячая сторона – Холодная сторона )

Например:

1. Требуется не менее 2000 Вт тепла на горячей стороне, проходящей через модули, при условии преобразования эффективности 5%.
2. Требуется постоянно рассеивать 1900 Вт тепла на холодной стороне, так как только 100 Вт преобразуются в мощность.
3. Насколько критичен ДТ. Тот же 100-ваттный ТЭГ. Если температура DT увеличится до 150 °C, ваша выходная мощность увеличится примерно до 140 Вт. Если DT снова увеличится до 200 °C, ваша выходная мощность снова увеличится примерно до 180 Вт.

Подробнее о том, как работают термоэлектрические генераторы ТЭГ

Термоэлектрический генератор энергии | Global Power Technologies

ГИБРИДНО-СОВМЕСТИМЫЕ ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ГЕНЕРАТОРЫ (HTEGS)

ОБЗОР

HTEGS=

ПРОВЕРЕННАЯ ТЕХНОЛОГИЯ С

ВАРИАНТЫ ЧИСТОЙ ЭНЕРГИИ

Global Power Technologies (GPT), генераторы-генераторы, предоставление самого надежного источника автономной автономной энергии, доступной на рынке сегодня.

Благодаря твердотельной конструкции (без движущихся частей) HTEG созданы для работы в самых сложных условиях на Земле. Экстремальные температуры и погодные условия, днем ​​и ночью… они просто работают. Отдельные HTEG могут обеспечивать мощность от 5 Вт до 500 Вт, а HTEG могут быть интегрированы для обеспечения большей мощности в модульных решениях с несколькими HTEG. GPT предлагает HTEG для обычных и опасных зон.

Первоначально разработанные для космической программы «Аполлон» в 1975 году, оригинальные ТЭГ совершенствовались в течение последних 40 с лишним лет. HTEG предлагают варианты экологически чистой энергии и используют самые современные компоненты, поддерживаемые самым надежным сервисным отделом в удаленной энергетической отрасли.

МОДЕЛИ ВТЭГ

КАК РАБОТАЮТ НАШИ

ТЭГ

ТЕПЛО ЭЛЕКТРИЧЕСТВО

 

Термоэлектрический генератор не имеет движущихся частей и предназначен для прямого преобразования тепла в электричество. Когда тепло проходит от газовой горелки через термоэлектрический модуль, возникает электрический ток.

Наши ТЭГ представляют собой решения, совместимые с гибридными и возобновляемыми источниками энергии, включая системы, совместимые с солнечными батареями, и поддерживают смешанные источники топлива из водорода и природного газа.

ФУНКЦИЯ И ПРЕИМУЩЕСТВА HTEG

ВЫХОДНАЯ ВАТТ

 

Наши отдельные генераторы имеют выходную мощность от 15 до 550 Вт и идеально подходят для удаленных источников питания, требующих мощности до 5000 Вт.

Модель

S-1100

Контакт GPT для получения дополнительной информации

Модель

1120

Спецификационный лист (v5)

Руководство по эксплуатации CID1 (V9)

Малуал CID2 (V9 (V9.)

Модель

1500

Спецификационный лист (V5)

Руководство по эксплуатации (V9)

Модель

5030

Спецификационные лист (v4)

. 5050

    Спецификация (v7)

    Руководство по эксплуатации (v10)

МОДЕЛЬ

5060

    Спецификация (v4) 9009 3

Руководство по эксплуатации0003

Модель

P-5100

Спецификационный лист (V8)

Руководство по эксплуатации (v12)

Модель

5120

Спецификация (V5)

.

    Спецификация (версия 6)

    Руководство по эксплуатации (версия 16)

МОДЕЛЬ

8550

    Спецификация (версия 4)

— 1 Руководство по эксплуатации ( 1      -2021

Руководство по эксплуатации -RU (V1), 2022

Модель

S -8500

Лист спецификации (V7)

Руководство по эксплуатации (V2)

Модель

Sentinel

40004

Модель

Sentinel

40004

Модель

Sentinel

40004

Модель

40004

Модель

.