Kakšen je potencial integracije termoelektričnih generatorjev (TEG) na grelne plošče za rekuperacijo odpadne toplote v električno energijo?
Pustite sporočilo
Zadnja stran grelne plošče je topla tudi z izolacijo. Takšna nizko{1}}stopenjska toplota ima na splošno prenizko temperaturo, da bi jo lahko izkoristili za zagotavljanje mehanske moči, vendar lahko termoelektrični generatorji (TEG) neposredno spremenijo kakršno koli temperaturno razliko v elektriko, ki bi jo lahko uporabili za napajanje brezžičnih senzorjev ali indikatorjev LED.
Termoelektrična generacija: Seebeckov učinek
Termoelektrični generatorji uporabljajo Seebeckov učinek, kjer temperaturna razlika med dvema različnima prevodnikoma povzroči majhen električni potencial. Modul TEG lahko postavite v sistem grelnih plošč med vročo površino (hrbtna stran plošče) in hladnim ponorom (okoliški zrak ali vodno hlajena plošča). Elektroni bodo tekli od segrete strani do hladnejše strani in ustvarili napetost enosmernega toka (DC), sorazmerno s temperaturno razliko.
Uporaba grelnih plošč
Če je polje TEG nameščeno na hladnejši zadnji strani grelne plošče v industrijskem okolju, bo morda lahko zbralo dovolj energije za napajanje naprav z nizko-porabo energije, kot so brezžični temperaturni senzorji ali LED indikatorji. To bi pomenilo, da takšne naprave ne bi več zahtevale baterij ali veliko žic, kar je zelo v skladu z nastajajočim trendom industrijskih aplikacij interneta stvari (IoT). Brezžični temperaturni senzorji lahko na primer nenehno spremljajo stanje grelnih plošč in prenašajo podatke v nadzorne sisteme, ne da bi morali zamenjati baterijo ali zapleteno ožičenje.
Termoelektrični generatorji so specializirana aplikacija, ki ponuja-možnosti samostojnega napajanja za zaznavanje in spremljanje, kar je zelo pomembno za območja, kjer je treba zmanjšati čas izpada in vzdrževanje. Ta metoda pridobivanja energije je lahko še posebej uporabna v aplikacijah, kjer so-potrebni podatki v realnem času, vendar bi bili ožičenje ali viri energije previsoki.
Praktične omejitve TEG
Vendar pa obstaja več omejitev pri termoelektričnih generatorjih. Učinkovitost TEG je razmeroma slaba in se pogosto giblje od 2-5 odstotkov, kar pomeni, da se le majhen del toplotne energije pretvori v električno. Pri grelni plošči lahko temperaturna razlika med ogrevano hrbtno stranjo plošče (v območju 50–100 stopinj) in okoliškim zrakom ali z vodo hlajeno površino povzroči le temperaturni gradient 50–100 K. Tako majhna temperaturna razlika omejuje, koliko energije lahko proizvedejo TEG.
Električna moč modulov TEG je pogosto v območju od milivatov do nekaj-vatov, odvisno od velikosti modula in temperaturne razlike. Kar zadeva celotno rekuperacijo toplote, to ni velik prihranek energije, vendar zadostuje za aplikacije z nizko porabo energije, kot so brezžični senzorji, ki porabijo minimalno energijo.
TEG-ji tudi povečajo kompleksnost in stroške sistema. S skrbno izbiro in postavitvijo modulov je treba ustvariti učinkovit temperaturni gradient. Integracijo TEG-ov v obstoječi sistem grelnih plošč je treba skrbno načrtovati, da ne bo motena primarna funkcija plošče.
Tehnični vidiki
Moduli TEG so polprevodniška elektronika brez gibljivih delov, zaradi česar so zelo zanesljivi v dolgih obdobjih delovanja. Sami ne proizvajajo veliko toplote, zato lahko učinkovito delujejo v najrazličnejših pogojih. Zaradi omejene izhodne moči TEG so najbolj primerni za situacije, ko so potrebne majhne količine energije, namesto za napajanje večje opreme ali strojev.
V povzetku
Uporaba termoelektričnih generatorjev na grelnih ploščah za rekuperacijo odpadne toplote je nova tehnika, ki obljublja samo{0}}zaznavanje namesto velike-rekuperacije energije. Ustvarjena energija se lahko uporabi za napajanje brezžičnih senzorjev in nadzorne opreme, kar zmanjša potrebo po zunanjih virih napajanja in zamenjavi baterij.
TEG-ji na grelnih ploščah morda ne zagotavljajo velikih prihrankov v smislu skupne rekuperacije energije na splošno, vendar so korak k viziji pametne tovarne, kjer lahko naprave delujejo samostojno in jih napaja toplota, ki naj bi jo prenašala. Pridobivanje energije je nastajajoča tema, ki dopolnjuje programe energetske učinkovitosti in je obetavna smer za industrijske aplikacije IoT.
