Realizzazione di un circuito generatore termoelettrico (TEG)

Prova Il Nostro Strumento Per Eliminare I Problemi





Un generatore termoelettrico (TEG) è una sorta di 'dispositivo di energia libera' che ha la proprietà di convertire la temperatura in elettricità . In questo post impariamo un po 'di questo concetto e scopriamo come possiamo usarlo per generare elettricità dal caldo e dal freddo.

Cos'è TEG

In uno dei miei articoli precedenti ho già spiegato un concetto simile riguardo come realizzare un piccolo frigorifero utilizzando un dispositivo Peltier



Un dispositivo Peltier è anche fondamentalmente un TEG progettato per generare elettricità da una differenza di temperatura. Un dispositivo termoelettrico è abbastanza simile a un termocoppia , l'unica differenza sta nella composizione delle due controparti.

In un TEG vengono utilizzati due diversi materiali semiconduttori (p-n) per l'effetto mentre una termocoppia funziona con due metalli dissimili per lo stesso, sebbene una termocoppia potrebbe richiedere una differenza di temperatura sostanzialmente maggiore rispetto alla versione TEG più piccola.



Conosciuto anche come effetto 'Seebeck', consente a un dispositivo TEG di inizializzare la generazione di elettricità quando sottoposto a una differenza di temperatura sui suoi lati. Ciò accade a causa della struttura interna appositamente configurata del dispositivo che utilizza una coppia di semiconduttori p e n drogati per il processo.

L'effetto Seebeck

Secondo il principio di Seebeck, quando i due materiali semiconduttori sono soggetti a due livelli di temperatura estremi, inizia un movimento di elettroni attraverso la giunzione p-n con conseguente sviluppo di una differenza di potenziale attraverso i terminali esterni dei materiali.

Sebbene il concetto sembri essere sorprendente, tutte le cose buone hanno uno svantaggio intrinseco e anche in questo il loro è uno che lo rende relativamente inefficiente.

La necessità di un'estrema differenza di temperatura tra i suoi due lati diventa la parte più difficile del sistema, perché il riscaldamento di uno dei lati implica anche che anche l'altro lato si surriscaldi, il che alla fine porterebbe a zero elettricità e un dispositivo TEG danneggiato.

Per garantire una risposta ottimale e per avviare il flusso di elettroni, un materiale semiconduttore all'interno del TEG deve essere caldo e contemporaneamente l'altro semiconduttore deve essere tenuto lontano da questo calore assicurando un adeguato raffreddamento dal lato opposto. Questa criticità rende il concetto un po 'goffo e inefficiente.

Tuttavia, il concetto TEG è qualcosa di esclusivo e non fattibile utilizzando nessun altro sistema fino ad ora, e questa unicità di questo concetto lo rende molto interessante e vale la pena sperimentarlo.

Circuito TEG che utilizza diodi raddrizzatori

Ho provato a progettare un circuito TEG utilizzando diodi ordinari, anche se non sono sicuro se funzionerà o meno, spero che si possano ottenere risultati positivi da questa configurazione e ha un margine di miglioramento.

Circuito generatore termoelettrico (TEG)

Facendo riferimento alle figure possiamo assistere ad un semplice assemblaggio di diodi serrato con heasink. I diodi sono diodi di tipo 6A4, ho selezionato questi diodi più grandi per acquisire una superficie maggiore e una migliore velocità di conduzione.

Diodo 6A4

Il semplice circuito generatore termoelettrico sopra illustrato potrebbe essere eventualmente utilizzato per generare elettricità dal calore di scarto, applicando opportunamente i gradi di differenza di calore richiesti attraverso le piastre termoconduttive indicate.

La figura a destra mostra molti diodi collegati in serie di collegamenti paralleli per ottenere una maggiore efficienza e un accumulo proporzionalmente maggiore della differenza di potenziale all'uscita.

Perché utilizzare un diodo per realizzare un TEG

Ho ipotizzato che i diodi funzionerebbero per questa applicazione poiché i diodi sono le unità semiconduttori fondamentali costituite da a materiale p-n drogato incorporato nei loro due conduttori di terminazione .

Ciò implica anche che le due estremità siano specificamente composte dai diversi materiali che facilitano una più facile applicazione della temperatura separatamente dalle due estremità opposte.

Molti di questi moduli potrebbero essere costruiti e collegati in serie di combinazioni parallele per ottenere tassi di conversione più elevati e questa applicazione potrebbe essere implementata utilizzando anche il calore solare. Il lato che deve essere raffreddato potrebbe essere ottenuto tramite raffreddamento ad aria o tramite un potenziato raffreddamento ad aria evaporativo dall'atmosfera per aumentare il tasso di efficienza.




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