전기 에너지 TEG의 열전 발전기
이 자료는 열전 발전기의 작동 원리와 적용 분야에 대해 설명합니다.
사자의 전기는 이제 화력 발전소에서 생산됩니다. 화석 연료를 태움으로써 전기 발전기의 터빈은 중간 열 운반체(과열 증기)를 통해 스테이션에서 움직이게 됩니다. 에너지 생산 사슬은 복잡하고 위험하며 비용이 많이 듭니다. 그러나 고효율(효율성)로 전기 에너지를 생성하는 강력한 장치를 만들 수 있습니다.
열을 전기로 쉽게 전환할 수 있는 대안이 있습니까? 물리학은 그렇다고 말합니다. Tech는 "아직은 아닙니다."라고 말합니다. 누가 옳고 열을 에너지로 변환하는 과정에서 어떤 어려움이 있는지에 대해 이 기사의 자료입니다. 열을 전류로 직접 변환하는 방법은 오늘날 Seebekov 효과로 알려진 열전기 현상이 발견된 1821년부터 알려졌습니다.
서로 다른 두 금속의 접점이 가열되면 전선 끝에 전위차가 발생하고 전선이 닫히면 회로를 통해 전류가 흐르기 시작합니다. 물리학자들은 전류의 크기가 재료의 유형, 금속의 냉접점과 열접점 사이의 온도 차이, 금속의 열전도도 및 저항에 직접적으로 의존한다는 것을 빠르게 깨달았습니다. 큰 온도차와 높은 전도성은 전류를 증가시키는 반면, 높은 열 전도성은 그 효과를 약화시킵니다.
귀금속을 포함한 금속을 사용하여 열전 발전기(TEG)를 만들려는 오랜 시도 끝에 이 아이디어는 포기되었습니다. 금속은 저항이 낮아 공간 냉접점과 열접점을 분리할 수 있지만 열전도율이 높아 외부로부터의 열 흐름으로 인해 소자의 효율이 떨어집니다. 금속으로 만들어진 TEG 요소의 결과 효율은 1-2%를 초과하지 않습니다. 그 효과는 오랫동안 잊혀졌고 이종 금속의 접합부는 측정 기술에만 사용되었습니다. 이들은 온도 측정에 익숙한 열전쌍입니다.
오늘날 첫 번째 발전기의 후손은 지질 학자, 관광객 및 단순히 외딴 지역 거주자에게 서비스를 제공합니다.이러한 발전기의 전력은 2에서 20W로 작습니다. 더 강력한 (25 ~ 500W) 발전기는 주요 가스 파이프 라인에 전동 공구 또는 파이프의 음극 보호 장치에 설치됩니다. 1kW 이상의 전력 기상 관측소 장비의 발전기이지만 고온 열원(예: 가스)이 필요합니다.
방사성 붕괴 열을 직접 전기로 변환하는 이국적인 발전기에 대해서는 할 말이 많지 않습니다. 너무 좁은 범위와 민감한 정보입니다. 우주의 개별 위성에는 장비에 대한 지속적인 전원 공급을 위해 이러한 설비가 장착되어 있다는 것만 알려져 있습니다.
현대 제품의 예로 매개 변수를 고려하십시오 열 발생기 유형 B25-12... 출력 전력은 12V 전압에서 25W입니다. 핫 존의 작동 온도는 400도 이하, 무게는 최대 8.5kg, 가격은 약 15,000 루블입니다. 이러한 발전기(보통 2개 이상)는 공간 난방을 위해 가스 보일러와 함께 사용됩니다.
동일한 원리에 따라 200W의 전력을 가진 더 강력한 TEG 모델입니다. 별장 난방용 가스 보일러와 함께 보일러 및 물 순환 펌프의 자동화뿐만 아니라 가전 제품 및 조명에도 전기를 공급합니다.
단순성과 신뢰성(움직이는 부품 없음)에도 불구하고 TEG는 널리 채택되지 않았습니다. 그 이유는 반도체 재료로도 5~7%를 넘지 않는 극히 낮은 효율 때문이다. 이러한 발전기를 개발하는 회사는 주문에 따라 소량으로 제작합니다. 대량 수요 부족은 높은 제품 가격으로 이어집니다.
열 변환기용 신소재의 출현으로 상황이 바뀔 수 있습니다... 그러나 지금까지 과학은 자랑할 것이 없습니다. 최고의 TEG 샘플은 20% 효율 계수를 통과하지 못했습니다. 이런 상황에서 효율이 90% 이상이라고 공언하는 TEG의 광고 브로슈어는 왠지 우스꽝스러워 보인다. 열성적인 마케터들로부터 과학자들이 배워야 할 때일까요?