2024 Autor: Beatrice Philips | [email protected]. Última modificación: 2023-12-16 05:34
Las centrales térmicas son reconocidas en el mundo como la opción más barata para generar energía. Pero existe una alternativa a este método, que es respetuoso con el medio ambiente: los generadores termoeléctricos (TEG).
¿Lo que es?
Un generador termoeléctrico es un dispositivo cuya función es convertir la energía térmica en electricidad mediante un sistema de elementos térmicos.
El concepto de energía "térmica" en este contexto no se interpreta del todo correctamente, ya que el calor significa solo un método para convertir esta energía.
TEG es un fenómeno termoeléctrico que fue ilustrado por primera vez por el físico alemán Thomas Seebeck en los años 20 del siglo XIX . El resultado de la investigación de Seebeck se interpreta como resistencia eléctrica en un circuito de dos materiales diferentes, pero todo el proceso avanza solo en función de la temperatura.
Dispositivo y principio de funcionamiento
El principio de funcionamiento de un generador termoeléctrico, o, como también se le llama, bomba de calor, se basa en la conversión de energía térmica en energía eléctrica utilizando elementos térmicos de semiconductores, que se conectan en paralelo o en serie.
En el curso de la investigación, un científico alemán creó un efecto Peltier completamente nuevo ., lo que indica que los materiales de semiconductores completamente diferentes durante la soldadura permiten detectar la diferencia de temperaturas entre sus puntos laterales.
Pero, ¿cómo entiendes cómo funciona este sistema? Todo es bastante simple, tal concepto se basa en un cierto algoritmo: cuando uno de los elementos se enfría y el otro se calienta, obtenemos la energía de la corriente y el voltaje. La principal característica que distingue a este método en particular del resto es que aquí se pueden utilizar todo tipo de fuentes de calor ., incluyendo una estufa, lámpara, fuego recién apagado o incluso una taza con solo té servido. Bueno, el elemento de enfriamiento suele ser aire o agua ordinaria.
¿Cómo funcionan estos generadores térmicos? Consisten en baterías térmicas especiales, que están hechas de materiales conductores, e intercambiadores de calor de diferentes temperaturas de las uniones de la termopila.
El diagrama del circuito eléctrico se ve así: termopares de semiconductores, patas rectangulares de conductividad tipo ny p, placas conectadas de aleaciones frías y calientes, así como alta carga.
Entre los aspectos positivos del módulo termoeléctrico, se destaca la posibilidad de utilizar absolutamente en todas las condiciones ., incluso en caminatas, y además, facilidad de transporte. Además, no tienen partes móviles, que tienden a desgastarse rápidamente.
Y las desventajas incluyen lejos de ser de bajo costo, baja eficiencia (aproximadamente 2-3%), así como la importancia de otra fuente que proporcionará una caída de temperatura racional.
se debe notar que Los científicos están trabajando activamente en las perspectivas de mejorar y eliminar todos los errores en la obtención de energía de esta manera .… Se están realizando experimentos e investigaciones para desarrollar las baterías térmicas más eficientes que ayudarán a aumentar la eficiencia.
Sin embargo, es bastante difícil determinar la optimalidad de estas opciones, ya que se basan únicamente en indicadores prácticos, sin tener una base teórica.
Teniendo en cuenta todas las deficiencias, a saber, la insuficiencia de los materiales para las aleaciones de termopila, es bastante difícil hablar de un gran avance en el futuro cercano.
Existe la teoría de que en la etapa actual los físicos utilizarán un método tecnológicamente nuevo para reemplazar las aleaciones por otras más eficientes, por separado con la introducción de la nanotecnología . Además, es posible la opción de utilizar fuentes no tradicionales. Entonces, en la Universidad de California, se llevó a cabo un experimento en el que se reemplazaron las baterías térmicas con una molécula artificial sintetizada, que actuó como aglutinante para semiconductores microscópicos de oro. Según los experimentos realizados, quedó claro que solo el tiempo dirá la efectividad de la investigación actual.
Resumen de tipos
Dependiendo de los métodos de generación de electricidad, fuentes de calor y todos los generadores termoeléctricos son de varios tipos dependiendo de los tipos de elementos estructurales involucrados.
Combustible . El calor se obtiene de la combustión de combustible, que es carbón, gas natural y petróleo, así como el calor obtenido por combustión de grupos pirotécnicos (damas).
Generadores termoeléctricos atómicos , en el que la fuente es el calor de un reactor atómico (uranio-233, uranio-235, plutonio-238, torio), a menudo aquí una bomba térmica es la segunda y tercera etapas de conversión.
Generadores solares generar calor a partir de comunicadores solares que conocemos en la vida cotidiana (espejos, lentes, tubos de calor).
Las plantas de reciclaje generan calor a partir de todo tipo de fuentes, lo que resulta en la liberación de calor residual (gases de escape y de combustión, etc.).
Radioisótopo el calor se obtiene por la desintegración y escisión de isótopos, este proceso se caracteriza por la incontrolabilidad de la escisión en sí, y el resultado es la vida media de los elementos.
Generadores termoeléctricos de gradiente se basan en la diferencia de temperatura sin ninguna interferencia exterior: entre el entorno y el lugar del experimento (equipos especialmente equipados, tuberías industriales, etc.) utilizando la corriente de arranque inicial. El tipo dado de generador termoeléctrico se utilizó con la utilización de la energía eléctrica obtenida del efecto Seebeck para la conversión en energía térmica de acuerdo con la ley de Joule-Lenz.
Aplicaciones
Debido a su baja eficiencia, los generadores termoeléctricos se utilizan ampliamente donde no hay otras opciones para fuentes de energía, así como durante procesos con importantes escaseces de calor.
Estufas de leña con generador eléctrico
Este dispositivo se caracteriza por la presencia de una superficie esmaltada, una fuente de electricidad, incluido un calentador. La potencia de un dispositivo de este tipo puede ser suficiente para cargar un dispositivo móvil u otros dispositivos utilizando el enchufe del encendedor de cigarrillos para automóviles . Con base en los parámetros, se puede concluir que el generador es capaz de funcionar sin condiciones normales, es decir, sin la presencia de gas, sistema de calefacción y electricidad.
Generadores termoeléctricos industriales
BioLite ha presentado un nuevo modelo para senderismo: una estufa portátil que no solo calentará los alimentos, sino que también cargará su dispositivo móvil. Todo esto es posible gracias al generador termoeléctrico integrado en este dispositivo.
Este dispositivo le servirá perfectamente en caminatas, pesca o en cualquier lugar alejado de todas las condiciones de la civilización moderna. El trabajo del generador BioLite se caracteriza por la combustión de combustible, que se transmite secuencialmente a lo largo de las paredes y genera electricidad. La electricidad resultante le permitirá cargar el teléfono o iluminar el LED.
Generadores termoeléctricos de radioisótopos
En ellos, la fuente de energía es el calor, que se forma como resultado de la descomposición de microelementos. Necesitan un suministro constante de combustible, por lo que tienen superioridad sobre otros generadores . Sin embargo, su desventaja significativa es que durante el funcionamiento es necesario observar las reglas de seguridad, ya que hay radiación de materiales ionizados.
A pesar de que el lanzamiento de tales generadores puede ser peligroso, incluso para la situación ambiental, su uso es bastante común. Por ejemplo, su eliminación es posible no solo en la Tierra, sino también en el espacio . Se sabe que los generadores de radioisótopos se utilizan para cargar los sistemas de navegación, con mayor frecuencia en lugares donde no hay sistemas de comunicación.
Oligoelementos térmicos
Las baterías térmicas actúan como convertidores y su diseño está compuesto por instrumentos de medida eléctricos calibrados en grados Celsius. El error en tales dispositivos generalmente se equipara a 0.01 grados . Pero debe tenerse en cuenta que estos dispositivos están diseñados para usarse en el rango desde la línea mínima del cero absoluto hasta 2000 grados Celsius.
Los generadores de energía térmica han ganado recientemente una gran popularidad cuando trabajan en lugares de difícil acceso que están completamente desprovistos de sistemas de comunicación. Estas ubicaciones incluyen Space, donde estos dispositivos se utilizan cada vez más como fuentes de alimentación alternativas a bordo de vehículos espaciales.
En relación con el desarrollo del progreso científico y tecnológico, así como la investigación en profundidad en física, el uso de generadores termoeléctricos en vehículos para la recuperación de energía térmica está ganando popularidad para procesar sustancias que se extraen de los sistemas de escape de carros.
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