הכנת מעגל גנרטור תרמואלקטרי (TEG)

גנרטור תרמו-אלקטרי (TEG) הוא סוג של 'מכשיר אנרגיה חופשית' שיש לו את המאפיין של המרת טמפרטורה לחשמל . בפוסט זה אנו לומדים מעט על מושג זה ומגלים כיצד אנו יכולים להשתמש בו לייצור חשמל מחום וקור.

מה זה TEG

באחד המאמרים הקודמים שלי כבר הסברתי מושג דומה לגבי איך מכינים מקרר קטן בעזרת מכשיר פלטייה

מכשיר Peltier הוא בעצם גם TEG המיועד להפקת חשמל מהפרש טמפרטורה. מכשיר תרמו-אלקטרי דומה למדי ל- צמד תרמי , ההבדל היחיד הוא בהרכב של שני העמיתים.

ב- TEG שני חומרים של מוליכים למחצה שונים (p-n) משמשים להשפעה ואילו צמד תרמי עובד עם שתי מתכות שונות עבור אותו הדבר, אם כי צמד תרמי עשוי לדרוש הפרש גדול יותר של הטמפרטורה בהשוואה לגרסת ה- TEG הקטנה יותר.

המכונה גם אפקט 'Seebeck', והוא מאפשר למכשיר TEG לאתחל את ייצור החשמל כאשר הוא נתון להפרש טמפרטורה על צלעותיו השונות. זה קורה בגלל המבנה הפנימי שהוגדר במיוחד של המכשיר המשתמש בכמה מוליכים למחצה p ו- n מסוממים לתהליך.

אפקט Seebeck

על פי עקרון Seebeck כאשר שני חומרי המוליכים למחצה נתונים לשתי רמות טמפרטורה קיצוניות, יוצרים תנועת אלקטרונים על פני צומת ה- p-n וכתוצאה מכך מתפתח הפרש פוטנציאלי על פני המסופים החיצוניים של החומרים.

למרות שהקונספט נראה מדהים, כל הדברים הטובים מגיעים עם חסרון מובנה וגם באפקט זה הם הם שהופכים אותו ליעיל יחסית.

הצורך בהבדל קיצוני בטמפרטורות על פני שני הצדדים שלה הופך לחלק הקשה ביותר במערכת, מכיוון שחימום אחד הצדדים מרמז גם שהצד השני גם יתחמם מה שבסופו של דבר יביא לאפס חשמל ומכשיר TEG פגום.

על מנת להבטיח תגובה אופטימלית וכדי ליזום את זרימת האלקטרונים, חומר מוליך למחצה אחד בתוך ה- TEG צריך להיות חם ובו זמנית צריך לשמור על מוליכים למחצה האחרים הרחק מחום זה על ידי הקפדה על קירור מתאים מהצד הנגדי. ביקורתיות זו הופכת את המושג למעט מגושם ולא יעיל.

אף על פי כן, מושג ה- TEG הוא דבר בלעדי ואינו בר ביצוע באמצעות שום מערכת אחרת עד כה, והייחודיות הזו של מושג זה הופכת אותו למעניין בהרבה וכדאי להתנסות בו.

מעגל TEG באמצעות דיודות מיישר

ניסיתי לתכנן מעגל TEG באמצעות דיודות רגילות, אם כי אני לא בטוח אם זה יעבוד או לא, אני מקווה שניתן יהיה להשיג תוצאות חיוביות ממערך זה ויש לו מקום לשיפור.

בהתייחס לדמויות אנו יכולים להיות עדים למכלול דיודות פשוט המהודק בכיורים. הדיודות הן דיודות מסוג 6A4, בחרתי דיודות גדולות יותר על מנת לרכוש שטח פנים גדול יותר וקצב הולכה טוב יותר.

דיודה 6A4

ניתן להשתמש במעגל הגנרטור התרמי הפשוט שהוצג לעיל, לייצור חשמל מחום פסולת, על ידי יישום מתאים של דרגות הפרש החום הנדרשות על פני לוחות העברת החום המצוינים.

האיור בצד ימין מראה דיודות רבות המחוברות בחיבורים מקבילים סדרתיים להשגת יעילות גבוהה יותר והצטברות פרופורציונאלית גבוהה יותר ביציאה.

מדוע להשתמש בדיודה ליצירת TEG

הנחתי שדיודות יעבדו ליישום זה מכיוון שדיודות הן יחידות המוליכים למחצה הבסיסיות המורכבות מ- חומר פנימי מסומם המוטמע בתוך שני ההפניות הסופיות שלהם .

זה גם מרמז על כך ששני הקצוות מורכבים במיוחד מחומרים מגוונים המאפשרים יישום קל יותר של הטמפרטורה בנפרד משני הקצוות ההפוכים.

ניתן לבנות ולחבר הרבה מודולים כאלה בשילובים מקבילים סדרתיים להשגת אחוזי המרה גבוהים יותר, וניתן ליישם יישום זה גם באמצעות חום סולארי. הצד שצריך לקרר יכול להיות מושג באמצעות קירור אוויר או באמצעות משופר קירור אוויר אידוי מאווירה להגברת קצב היעילות.