Generator Termoelektrik: Radioisotop Dan Lain-lain. Prinsip Pengoperasian Generator Energi Untuk Keperluan Industri. Perangkat Mereka

2024 Pengarang: Beatrice Philips | [email protected]. Terakhir diubah: 2023-12-16 05:44

Pembangkit listrik termal diakui di dunia sebagai pilihan termurah untuk menghasilkan energi. Tetapi ada alternatif untuk metode ini, yang ramah lingkungan - generator termoelektrik (TEG).

Apa itu?

Generator termoelektrik adalah perangkat yang tugasnya mengubah energi panas menjadi listrik dengan menggunakan sistem elemen termal.

Konsep energi "termal" dalam konteks ini ditafsirkan tidak sepenuhnya benar, karena panas hanya berarti metode untuk mengubah energi ini.

TEG adalah fenomena termoelektrik yang pertama kali diilustrasikan oleh fisikawan Jerman Thomas Seebeck pada tahun 20-an abad ke-19 . Hasil penelitian Seebeck diinterpretasikan sebagai hambatan listrik pada rangkaian dua bahan yang berbeda, tetapi keseluruhan proses berlangsung hanya bergantung pada suhu.

Perangkat dan prinsip operasi

Prinsip operasi generator termoelektrik, atau, sebagaimana disebut juga, pompa panas, didasarkan pada konversi energi panas menjadi energi listrik menggunakan elemen termal semikonduktor, yang dihubungkan secara paralel atau seri.

Dalam perjalanan penelitian, efek Peltier yang sama sekali baru diciptakan oleh seorang ilmuwan Jerman , yang menunjukkan bahwa bahan semikonduktor yang sama sekali berbeda selama penyolderan memungkinkan untuk mendeteksi perbedaan suhu antara titik lateralnya.

Tapi bagaimana Anda memahami bagaimana sistem ini bekerja? Semuanya cukup sederhana, konsep seperti itu didasarkan pada algoritma tertentu: ketika salah satu elemen didinginkan, dan yang lainnya dipanaskan, maka kita mendapatkan energi arus dan tegangan. Fitur utama yang membedakan metode khusus ini dari yang lain adalah bahwa semua jenis sumber panas dapat digunakan di sini ., termasuk kompor, lampu, api, atau bahkan cangkir yang baru saja dimatikan dengan hanya menuangkan teh. Nah, elemen pendingin yang paling sering adalah udara atau air biasa.

Bagaimana generator termal ini bekerja? Mereka terdiri dari baterai termal khusus, yang terbuat dari bahan konduktor, dan penukar panas dengan suhu berbeda dari sambungan thermopile.

Diagram rangkaian listrik terlihat seperti ini: termokopel semikonduktor, kaki persegi panjang dari konduktivitas tipe n dan p, pelat terhubung dari paduan dingin dan panas, serta beban tinggi.

Di antara aspek positif dari modul termoelektrik, kemungkinan penggunaan mutlak dalam semua kondisi dicatat ., termasuk pada pendakian, dan selain itu, kemudahan transportasi. Selain itu, tidak ada bagian yang bergerak di dalamnya, yang cenderung cepat aus.

Dan kerugiannya termasuk jauh dari biaya rendah, efisiensi rendah (sekitar 2-3%), serta pentingnya sumber lain yang akan memberikan penurunan suhu yang rasional.

Perlu dicatat bahwa para ilmuwan secara aktif bekerja pada prospek untuk meningkatkan dan menghilangkan semua kesalahan dalam memperoleh energi dengan cara ini … Eksperimen dan penelitian sedang berlangsung untuk mengembangkan baterai termal paling efisien yang akan membantu meningkatkan efisiensi.

Namun, agak sulit untuk menentukan optimalitas opsi ini, karena hanya didasarkan pada indikator praktis, tanpa memiliki dasar teoritis.

Mempertimbangkan semua kekurangannya, yaitu ketidakcukupan bahan untuk paduan thermopile, agak sulit untuk membicarakan terobosan dalam waktu dekat.

Ada teori bahwa pada tahap ini fisikawan akan menggunakan metode teknologi baru untuk mengganti paduan dengan yang lebih efisien, secara terpisah dengan pengenalan nanoteknologi . Selain itu, opsi untuk menggunakan sumber non-tradisional dimungkinkan. Jadi, di University of California, percobaan dilakukan di mana baterai termal diganti dengan molekul buatan yang disintesis, yang bertindak sebagai pengikat untuk semikonduktor mikroskopis emas. Menurut percobaan yang dilakukan, menjadi jelas bahwa hanya waktu yang akan menunjukkan keefektifan penelitian saat ini.

Jenis ikhtisar

Tergantung pada metode menghasilkan listrik, sumber panas, dan semua generator termoelektrik terdiri dari beberapa jenis tergantung pada jenis elemen struktural yang terlibat.

Bahan bakar . Panas diperoleh dari pembakaran bahan bakar yaitu batubara, gas alam dan minyak bumi, serta panas yang diperoleh dari pembakaran kelompok piroteknik (checker).

Generator termoelektrik atom , di mana sumbernya adalah panas dari reaktor atom (uranium-233, uranium-235, plutonium-238, thorium), seringkali di sini pompa termal adalah tahap konversi kedua dan ketiga.

Generator surya menghasilkan panas dari komunikator surya yang kita kenal dalam kehidupan sehari-hari (cermin, lensa, pipa panas).

Pabrik daur ulang menghasilkan panas dari segala macam sumber, menghasilkan pelepasan panas limbah (gas buang dan buang, dll.).

Radioisotop panas diperoleh dengan peluruhan dan pemisahan isotop, proses ini ditandai dengan tidak terkendalinya pemisahan itu sendiri, dan hasilnya adalah waktu paruh unsur-unsur.

Generator termoelektrik gradien didasarkan pada perbedaan suhu tanpa gangguan dari luar: antara lingkungan dan lokasi percobaan (peralatan yang dilengkapi secara khusus, jaringan pipa industri, dll.) menggunakan arus awal awal. Jenis generator termoelektrik yang diberikan digunakan dengan pemanfaatan energi listrik yang diperoleh dari efek Seebeck untuk diubah menjadi energi panas menurut hukum Joule-Lenz.

Aplikasi

Karena efisiensinya yang rendah, generator termoelektrik banyak digunakan di mana tidak ada pilihan lain untuk sumber energi, serta selama proses dengan kekurangan panas yang signifikan.

Kompor kayu dengan generator listrik

Perangkat ini ditandai dengan adanya permukaan berenamel, sumber listrik, termasuk pemanas. Kekuatan perangkat tersebut mungkin cukup untuk mengisi daya perangkat seluler atau perangkat lain menggunakan soket pemantik rokok untuk mobil . Berdasarkan parameter tersebut dapat disimpulkan bahwa generator mampu beroperasi tanpa kondisi normal yaitu tanpa adanya gas, sistem pemanas dan listrik.

Generator Termoelektrik Industri

BioLite telah menghadirkan model baru untuk hiking - kompor portabel yang tidak hanya menghangatkan makanan, tetapi juga mengisi daya perangkat seluler Anda. Semua ini dimungkinkan berkat generator termoelektrik yang terpasang di perangkat ini.

Perangkat ini akan melayani Anda dengan sempurna saat mendaki, memancing, atau di mana pun yang jauh dari semua kondisi peradaban modern. Pekerjaan generator BioLite ditandai dengan pembakaran bahan bakar, yang secara berurutan ditransmisikan di sepanjang dinding dan menghasilkan listrik. Listrik yang dihasilkan akan memungkinkan Anda untuk mengisi daya telepon atau menyalakan LED.

Generator termoelektrik radioisotop

Di dalamnya, sumber energi adalah panas, yang terbentuk sebagai hasil dari pemecahan elemen mikro. Mereka membutuhkan pasokan bahan bakar yang konstan, sehingga mereka memiliki keunggulan dibandingkan generator lain . Namun, kerugian signifikan mereka adalah bahwa selama operasi perlu untuk mematuhi aturan keselamatan, karena ada radiasi dari bahan terionisasi.

Terlepas dari kenyataan bahwa peluncuran generator semacam itu bisa berbahaya, termasuk untuk situasi lingkungan, penggunaannya cukup umum. Sebagai contoh, pembuangan mereka dimungkinkan tidak hanya di Bumi, tetapi juga di luar angkasa . Diketahui bahwa generator radioisotop digunakan untuk mengisi sistem navigasi, paling sering di tempat-tempat di mana tidak ada sistem komunikasi.

Elemen jejak termal

Baterai termal bertindak sebagai konverter, dan desainnya terdiri dari alat ukur listrik yang dikalibrasi dalam Celcius. Kesalahan pada perangkat tersebut biasanya disamakan dengan 0,01 derajat . Tetapi perlu dicatat bahwa perangkat ini dirancang untuk digunakan dalam kisaran dari garis minimum nol mutlak hingga 2000 derajat Celcius.

Pembangkit listrik termal baru-baru ini mendapatkan popularitas luas ketika bekerja di tempat-tempat yang sulit dijangkau yang sama sekali tidak memiliki sistem komunikasi. Lokasi-lokasi ini termasuk Space, di mana perangkat ini semakin banyak digunakan sebagai catu daya alternatif pada kendaraan luar angkasa.

Sehubungan dengan perkembangan kemajuan ilmu pengetahuan dan teknologi, serta penelitian mendalam di bidang fisika, penggunaan generator termoelektrik pada kendaraan untuk pemulihan energi panas semakin populer untuk memproses zat yang diekstraksi dari sistem pembuangan bahan bakar. mobil.