Jaki jest potencjał integracji generatorów termoelektrycznych (TEG) z płytami grzewczymi w celu odzyskiwania ciepła odpadowego w postaci energii elektrycznej?

Tył płyty grzewczej jest ciepły nawet przy izolacji. Takie ciepło o niskiej-klasie jest zazwyczaj zbyt niskie, aby można je było wykorzystać do zapewnienia mocy mechanicznej, ale generatory termoelektryczne (TEG) mogą bezpośrednio przekształcać każdą różnicę temperatur w energię elektryczną, którą można wykorzystać do zasilania czujników bezprzewodowych lub wskaźników LED.

Generacja termoelektryczna: efekt Seebecka
Generatory termoelektryczne wykorzystują efekt Seebecka, w którym różnica temperatur między dwoma różnymi przewodnikami powoduje niewielki potencjał elektryczny. Moduł TEG można umieścić w systemie płyt grzewczych pomiędzy gorącą powierzchnią (tył płyty) a zimnym pochłaniaczem (powietrze otoczenia lub płyta chłodzona wodą). Elektrony będą przepływać ze strony nagrzanej do strony chłodniejszej, generując napięcie prądu stałego (DC) proporcjonalne do różnicy temperatur.

Zastosowania płyt grzewczych
Jeśli zestaw TEG zostanie zainstalowany z tyłu chłodnicy płyty grzewczej w warunkach przemysłowych, może być w stanie zgromadzić wystarczającą ilość energii do zasilania urządzeń o niskim{{0} poborze mocy, takich jak bezprzewodowe czujniki temperatury lub wskaźniki LED. Oznaczałoby to, że takie urządzenia nie wymagałyby już baterii ani dużej ilości przewodów, co wpisuje się w wyłaniający się trend zastosowań przemysłowego Internetu Rzeczy (IoT). Na przykład bezprzewodowe czujniki temperatury mogą w sposób ciągły monitorować stan płyt grzewczych i przesyłać dane do systemów sterowania bez konieczności wymiany baterii lub skomplikowanego okablowania.

Generatory termoelektryczne to specjalistyczne aplikacje zapewniające-samodzielne zasilanie do wykrywania i monitorowania, co jest bardzo ważne w obszarach, w których należy zminimalizować przestoje i konserwację. Ta metoda pozyskiwania energii może być szczególnie użyteczna w zastosowaniach, gdzie potrzebne są dane-w czasie rzeczywistym, ale gdzie okablowanie lub źródła zasilania są zbyt trudne.

Praktyczne ograniczenia TEG
Istnieje jednak kilka ograniczeń związanych z generatorami termoelektrycznymi. Sprawność TEG jest stosunkowo niska i często waha się od 2-5 procent, co oznacza, że ​​tylko niewielka część energii cieplnej jest zamieniana na energię elektryczną. W przypadku płyty grzewczej różnica temperatur pomiędzy nagrzaną tylną częścią płyty (w zakresie 50-100 stopni) a otaczającym powietrzem lub powierzchnią chłodzoną wodą może dać gradient temperatury jedynie 50-100 K. Tak mała różnica temperatur ogranicza ilość energii, jaką można wytworzyć przez TEG.

Moc elektryczna z modułów TEG często mieści się w zakresie od miliwatów do kilku-watów, w zależności od rozmiaru modułu i różnicy temperatur. Jeśli chodzi o całkowity odzysk ciepła, nie jest to duża oszczędność energii, ale wystarczająca do zastosowań o niskim poborze mocy, takich jak czujniki bezprzewodowe zużywające minimalną moc.

TEG zwiększają również złożoność i koszt systemu. Należy stworzyć efektywny gradient temperatury poprzez ostrożny dobór i rozmieszczenie modułów. Integrację TEG z istniejącym systemem płyt grzewczych należy dokładnie zaplanować, tak aby nie zakłócać podstawowej funkcji płyty.

Względy techniczne
Moduły TEG to półprzewodnikowe układy elektroniczne pozbawione ruchomych części, co czyni je wysoce niezawodnymi przez długi czas pracy. Same nie wytwarzają dużo ciepła, dzięki czemu mogą wydajnie pracować w najróżniejszych warunkach. Ze względu na ograniczoną moc wyjściową TEG najlepiej nadają się one do sytuacji, w których potrzebne są niewielkie ilości energii, a nie do zasilania większych urządzeń lub maszyn.

Podsumowując
Zastosowanie generatorów termoelektrycznych na płytach grzewczych do odzyskiwania ciepła odpadowego to nowa technika, która może zapewnić-samodzielne wykrywanie, a nie odzyskiwanie energii-na dużą skalę. Wygenerowana energia może zostać wykorzystana do zasilania czujników bezprzewodowych i sprzętu monitorującego, zmniejszając zapotrzebowanie na zewnętrzne źródła zasilania i wymianę baterii.

TEG na płytach grzewczych mogą nie zapewniać dużych oszczędności w ogólnym odzyskiwaniu energii, ale stanowią krok w kierunku wizji inteligentnej fabryki, w której urządzenia mogą działać autonomicznie, zasilane ciepłem, które mają obsługiwać. Pozyskiwanie energii to nowy temat, który uzupełnia programy efektywności energetycznej i stanowi obiecujący kierunek dla przemysłowych zastosowań IoT.