Geradores Termoelétricos: Radioisótopos E Outros. O Princípio De Funcionamento De Geradores De Energia Para Uso Industrial. Dispositivo Deles

2024 Autor: Beatrice Philips | [email protected]. Última modificação: 2023-12-16 05:55

As termelétricas são reconhecidas no mundo como a opção mais econômica para a geração de energia. Mas existe uma alternativa a esse método, que é ecologicamente correta - geradores termelétricos (TEG).

O que é isso?

Um gerador termoelétrico é um dispositivo cuja função é converter energia térmica em eletricidade por meio de um sistema de elementos térmicos.

O conceito de energia "térmica" neste contexto é interpretado não muito corretamente, uma vez que o calor significa apenas um método de conversão dessa energia.

TEG é um fenômeno termoelétrico ilustrado pela primeira vez pelo físico alemão Thomas Seebeck na década de 20 do século XIX . O resultado da pesquisa de Seebeck é interpretado como resistência elétrica em um circuito de dois materiais diferentes, mas todo o processo ocorre apenas em função da temperatura.

Dispositivo e princípio de operação

O princípio de funcionamento de um gerador termoelétrico, ou, como também é chamado, de bomba de calor, baseia-se na conversão de energia térmica em energia elétrica por meio de elementos térmicos de semicondutores, que são conectados em paralelo ou em série.

No decorrer da pesquisa, um efeito Peltier completamente novo foi criado por um cientista alemão , o que indica que materiais completamente diferentes dos semicondutores durante a soldagem permitem detectar a diferença de temperatura entre seus pontos laterais.

Mas como você entende como esse sistema funciona? Tudo é muito simples, tal conceito é baseado em um certo algoritmo: quando um dos elementos é resfriado e o outro é aquecido, obtemos a energia da corrente e da tensão. A principal característica que distingue este método particular do resto é que todos os tipos de fontes de calor podem ser usados aqui ., incluindo um fogão, abajur, fogo recentemente apagado ou até mesmo uma xícara com apenas chá servido. Bem, o elemento de resfriamento geralmente é ar ou água comum.

Como funcionam esses geradores térmicos? Eles consistem em baterias térmicas especiais, que são feitas de materiais condutores, e trocadores de calor de diferentes temperaturas das junções termopilhas.

O diagrama do circuito elétrico é parecido com este: termopares de semicondutores, pernas retangulares de condutividade do tipo n e p, placas conectadas de ligas quentes e frias, bem como de alta carga.

Entre os aspectos positivos do módulo termelétrico, destaca-se a possibilidade de utilização absoluta em todas as condições ., inclusive em caminhadas e, além disso, facilidade de transporte. Além disso, não há partes móveis neles, que tendem a se desgastar rapidamente.

E as desvantagens incluem longe de baixo custo, baixa eficiência (cerca de 2-3%), bem como a importância de outra fonte que proporcione uma queda de temperatura racional.

Deve-se notar que os cientistas estão trabalhando ativamente nas perspectivas de melhorar e eliminar todos os erros na obtenção de energia desta forma … Experimentos e pesquisas estão em andamento para desenvolver as baterias térmicas mais eficientes que ajudarão a aumentar a eficiência.

No entanto, é bastante difícil determinar a otimalidade dessas opções, uma vez que se baseiam apenas em indicadores práticos, sem ter uma base teórica.

Considerando todas as deficiências, a saber, a inadequação de materiais para ligas termopilha, é bastante difícil falar em um avanço em um futuro próximo.

Existe a teoria de que, na fase atual, os físicos utilizarão um método tecnologicamente novo de substituição das ligas por outras mais eficientes, separadamente com a introdução da nanotecnologia . Além disso, a opção de usar fontes não tradicionais é possível. Assim, na Universidade da Califórnia, foi realizado um experimento em que baterias térmicas foram substituídas por uma molécula artificial sintetizada, que agia como um aglutinante para semicondutores microscópicos de ouro. De acordo com os experimentos realizados, ficou claro que só o tempo dirá a eficácia da pesquisa atual.

Visão geral do tipo

Dependendo dos métodos de geração de eletricidade, fontes de calor e todos os geradores termoelétricos são de vários tipos, dependendo dos tipos de elementos estruturais envolvidos.

Combustível . O calor é obtido pela combustão de combustíveis, que são carvão, gás natural e óleo, bem como o calor obtido pela combustão de grupos pirotécnicos (verificadores).

Geradores termoelétricos atômicos , em que a fonte é o calor de um reator atômico (urânio-233, urânio-235, plutônio-238, tório), muitas vezes aqui uma bomba térmica é o segundo e terceiro estágios de conversão.

Geradores solares gerar calor a partir de comunicadores solares que conhecemos no dia a dia (espelhos, lentes, tubos de calor).

As usinas de reciclagem geram calor de todos os tipos de fontes, resultando na liberação de calor residual (gases de exaustão e de combustão, etc.).

Radioisótopo o calor é obtido pela decomposição e divisão dos isótopos, esse processo é caracterizado pela incontrolabilidade da própria divisão, e o resultado é a meia-vida dos elementos.

Geradores termelétricos gradientes baseiam-se na diferença de temperatura sem qualquer interferência externa: entre o ambiente e o local do experimento (equipamento especialmente equipado, dutos industriais, etc.) usando a corrente de partida inicial. O determinado tipo de gerador termelétrico foi utilizado com o aproveitamento da energia elétrica obtida do efeito Seebeck para conversão em energia térmica de acordo com a lei de Joule-Lenz.

Formulários

Devido à sua baixa eficiência, os geradores termoelétricos são amplamente utilizados onde não existem outras opções de fontes de energia, bem como durante processos com significativa escassez de calor.

Fogões a lenha com gerador elétrico

Este dispositivo é caracterizado pela presença de uma superfície esmaltada, fonte de eletricidade, incluindo um aquecedor. A potência de tal dispositivo pode ser suficiente para carregar um dispositivo móvel ou outros dispositivos usando a tomada de isqueiro para carros . Com base nos parâmetros, pode-se concluir que o gerador é capaz de funcionar sem condições normais, ou seja, sem a presença de gás, sistema de aquecimento e eletricidade.

Geradores termelétricos industriais

A BioLite apresentou um novo modelo para caminhadas - um fogão portátil que não só aquece os alimentos, mas também carrega o seu dispositivo móvel. Tudo isso é possível graças ao gerador termoelétrico embutido neste dispositivo.

Este dispositivo irá atendê-lo perfeitamente em caminhadas, pesca ou em qualquer lugar remoto de todas as condições da civilização moderna. O trabalho do gerador BioLite é caracterizado pela combustão do combustível, que é transmitido sequencialmente ao longo das paredes e gera eletricidade. A eletricidade resultante permitirá que você carregue o telefone ou acenda o LED.

Geradores termoelétricos radioisótopos

Neles, a fonte de energia é o calor, que se forma a partir da quebra dos microelementos. Eles precisam de um suprimento constante de combustível, por isso têm superioridade sobre outros geradores . No entanto, sua grande desvantagem é que durante a operação é necessário observar regras de segurança, uma vez que há radiação proveniente de materiais ionizados.

Apesar de o lançamento de tais geradores ser perigoso, inclusive para a situação ambiental, seu uso é bastante comum. Por exemplo, sua eliminação é possível não só na Terra, mas também no espaço . Sabe-se que geradores de radioisótopos são usados para carregar sistemas de navegação, na maioria das vezes em locais onde não existem sistemas de comunicação.

Oligoelementos térmicos

As baterias térmicas atuam como conversores e seu design é composto de instrumentos de medição elétricos calibrados em graus Celsius. O erro em tais dispositivos é geralmente igual a 0,01 grau . Mas deve-se notar que esses dispositivos são projetados para uso na faixa da linha mínima do zero absoluto a 2.000 graus Celsius.

Os geradores de energia térmica recentemente ganharam grande popularidade ao trabalhar em locais de difícil acesso que são completamente desprovidos de sistemas de comunicação. Esses locais incluem o Espaço, onde esses dispositivos são cada vez mais usados como fontes de alimentação alternativas a bordo de veículos espaciais.

Em conexão com o desenvolvimento do progresso científico e tecnológico, bem como a pesquisa aprofundada em física, o uso de geradores termelétricos em veículos para a recuperação de energia térmica está ganhando popularidade a fim de processar substâncias que são extraídas dos sistemas de exaustão de carros.