Milline on termoelektriliste generaatorite (TEG) kütteplaatidele integreerimise potentsiaal heitsoojuse taaskasutamiseks elektrina?

Kütteplaadi tagakülg on soe ka isolatsiooniga. Sellise madala-kvaliteediga soojuse temperatuur on üldiselt liiga madal, et seda saaks kasutada mehaanilise toite saamiseks, kuid termoelektrilised generaatorid (TEG-id) võivad igasuguse temperatuurierinevuse otse elektrienergiaks muuta, mida saaks kasutada juhtmevabade andurite või LED-näidikute toiteks.

Termoelektri tootmine: Seebecki efekt
Termoelektrilised generaatorid kasutavad Seebecki efekti, kus temperatuuride erinevus kahe erineva juhi vahel põhjustab väikese elektripotentsiaali. TEG-mooduli saab panna kütteplaadi süsteemi kuuma pinna (plaadi tagaosa) ja külma valamu (välisõhk või vesijahutusega plaat) vahele. Elektronid voolavad kuumutatud poolelt jahedama poole, tekitades alalisvoolu (DC) pinge, mis on võrdeline temperatuuride erinevusega.

Kütteplaatide rakendused
Kui TEG-massiivi paigaldatakse tööstuslikus kontekstis kütteplaadi jahedamale küljele, võib see koguda piisavalt energiat, et toita vähese võimsusega{0}}seadmeid, nagu juhtmeta temperatuuriandurid või LED-indikaatorid. See tähendaks, et sellised seadmed ei vajaks enam akusid ega palju juhtmeid, mis on vägagi kooskõlas tööstuslike asjade interneti (IoT) rakenduste tärkava trendiga. Näiteks võivad juhtmevabad temperatuuriandurid pidevalt jälgida kütteplaatide olekut ja edastada andmeid juhtsüsteemidele, ilma et oleks vaja patareisid vahetada või keerulisi juhtmeid ühendada.

Termoelektrilised generaatorid on spetsialiseerunud rakendus, mis pakub{0}}autotoitel tuvastus- ja jälgimisvõimalusi, mis on väga oluline piirkondades, kus seisakuid ja hooldust tuleb minimeerida. See energia kogumise meetod võib olla eriti kasulik rakendustes, kus on vaja-reaalajas andmeid, kuid kus juhtmestik või toiteallikad oleksid üle jõu käivad.

TEG-de praktilised piirangud
Termoelektriliste generaatorite puhul on aga mitmeid piiranguid. TEG efektiivsus on suhteliselt halb, ulatudes sageli 2-5 protsendini, mis tähendab, et ainult väike osa soojusenergiast muudetakse elektriks. Kütteplaadi puhul võib temperatuuride erinevus plaadi kuumutatud tagakülje (vahemikus 50–100 kraadi) ja ümbritseva õhu või vesijahutusega pinna vahel anda ainult 50–100 K temperatuurigradienti. Nii väike temperatuuride erinevus piirab TEG-dega toota võimsust.

TEG-moodulite elektrivõimsus on sageli millivatist mõne-vatini, olenevalt mooduli suurusest ja temperatuuride erinevusest. Üldise soojustagastuse seisukohalt ei ole see suur energiasääst, kuid on piisav väikese energiatarbega rakenduste jaoks, nagu juhtmevabad andurid, mis tarbivad minimaalselt energiat.

TEG-id lisavad süsteemile ka keerukust ja kulusid. Tõhus temperatuurigradient tuleb luua mooduleid hoolikalt valides ja paigutades. TEG-de integreerimine olemasolevasse kütteplaatide süsteemi tuleb hoolikalt planeerida, et plaadi esmane funktsioon ei oleks häiritud.

Tehnilised kaalutlused
TEG-moodulid on liikuvate osadeta tahkiselektroonika, mis muudab need pika tööperioodi jooksul väga töökindlaks. Nad ei tooda ise palju soojust, seega saavad nad tõhusalt töötada mitmesugustes tingimustes. TEG-ide piiratud väljundvõimsuse tõttu sobivad need kõige paremini olukordadeks, kus on vaja vähe energiat, mitte suuremate seadmete või masinate toiteks.

Kokkuvõttes
Termoelektriliste generaatorite kasutamine kütteplaatidel jääksoojuse taaskasutamiseks on uus tehnika, mis lubab pigem-omatoitel andurit, mitte suuremahulist-energia taaskasutamist. Tekkivat võimsust võidakse kasutada traadita andurite ja seireseadmete toiteks, vähendades vajadust väliste toiteallikate ja patareide vahetamise järele.

Kütteplaatidel olevad TEG-id ei pruugi anda suurt kokkuhoidu kogu energia taaskasutamise osas, kuid on samm nutika tehase visiooni suunas, kus seadmed saavad töötada autonoomselt, kasutades soojust, mida nad on ette nähtud taluma. Energia kogumine on esilekerkiv teema, mis täiendab energiatõhususe programme ja on paljulubav suund tööstuslike asjade Interneti rakenduste jaoks.