Термоелектрични генератори електричне енергије ТЕГ
Материјал говори о принципима рада термоелектричних генератора и областима њихове примене.
Лавовски део електричне енергије сада производе термоелектране. Сагоревањем фосилног горива, турбине електрогенератора се на станицама покрећу помоћу међуносача топлоте (прегрејане паре). Ланац производње енергије је сложен, опасан и скуп. Али вам омогућава да креирате моћне јединице за генерисање електричне енергије са високом ефикасношћу (ефикасношћу).
Постоји ли алтернатива за лакше претварање топлоте у електричну енергију? Физика каже да. Техничар каже: "Не још." О томе ко је у праву и које су потешкоће на путу претварања топлоте у енергију, материјал овог чланка. Метода директног претварања топлоте у електричну струју позната је од 1821. године, када је откривен феномен термоелектричности, данас познат као Сеебеков ефекат.
Када се загреје контакт два различита метала, на крајевима жица настаје разлика потенцијала, а када су затворени, струја почиње да тече кроз коло. Физичари су брзо схватили да величина струје директно зависи од врсте материјала, температурне разлике између хладног и врућег споја метала, топлотне проводљивости и отпора метала. Велике температурне разлике и висока проводљивост повећавају струју, док висока топлотна проводљивост слаби ефекат.
Након дугих покушаја да се створи термоелектрични генератор (ТЕГ) од метала, укључујући и племените, ова идеја је напуштена. Метали имају низак отпор, што омогућава одвајање просторног хладног и врућег споја, али висока топлотна проводљивост и, сходно томе, проток топлоте споља смањују ефикасност елемената. Добијена ефикасност ТЕГ елемената направљених од метала не прелази 1-2%. Ефекат је дуго био заборављен и спојеви различитих метала су коришћени само у техници мерења. Ово су познати термопарови за мерење температуре.
Данас, потомци првог генератора служе геолозима, туристима и једноставно становницима удаљених подручја.Снага таквих генератора је мала - од 2 до 20 вати. Снажнији (од 25 до 500 В) генератори се постављају на магистралне гасоводе до електричних алата или катодне заштите цеви. Генератори од 1 кВ или више опреме за временске станице, али захтевају високотемпературне изворе топлоте: на пример, гас.
Нема много тога да се каже о егзотичним генераторима који топлоту радиоактивног распадања претварају директно у електричну енергију – преузак обим и осетљиве информације. Познато је само да су појединачни сателити у свемиру опремљени оваквим инсталацијама за непрекидно напајање опреме.
Као пример савремених производа, размотрите параметре термогенератора типа Б25-12... Његова излазна електрична снага је 25В на напону од 12В. Радна температура вруће зоне није већа од 400 степени, тежина је до 8,5 кг, цена је око 15.000 рубаља. Такви генератори (обично најмање 2) се користе заједно са гасним котлом за загревање простора.
По истом принципу, снажнији ТЕГ модели снаге 200 вати. У тандему са гасним котлом за грејање викендица, они обезбеђују струју не само за аутоматизацију котла и пумпе за циркулацију воде, већ и за кућне апарате и осветљење.
Упркос својој једноставности и поузданости (без покретних делова), ТЕГ није широко прихваћен. Разлог за то је изузетно ниска ефикасност, која чак и код полупроводничких материјала не прелази 5-7%. Компаније које развијају такве генераторе производе их у малим серијама по наруџбини. Недостатак масовне потражње доводи до високих цена производа.
Ситуација се може променити појавом нових материјала за термичке претвараче... Али до сада наука нема чиме да се похвали: најбољи ТЕГ узорци нису успели да пређу фактор ефикасности од 20%. У овој ситуацији, рекламне брошуре ТЕГ-а, где је декларисана ефикасност већа од 90%, изгледају помало смешно. Можда је време да научници уче од ревних трговаца?