Low cost solar thermoelectric water floating device to supply measurement platform

• Autorzy: Nowrot Andrzej , Mikołajczyk Monika , Manowska Anna , Pielot Joachim , Wojaczek Antoni

Identyfikatory

DOI

10.35784/IAPGOS.734

Warianty tytułu

PL

Termoelektryczne urządzenie solarne do zasilania platformy pomiarowej

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This work presents the prototype of the solar – thermoelectric device, which can float on water surface. It produces electrical energy as a result of the Seebeck effect in a commercial, low-cost Peltier module. The main application of the device will be an autonomous and a floating measurement platform. An important advantage of the presented solution is the possibility to work alike at day, when a solar light heats the surface of the absorber, and at night, when the different of temperatures between air and water causes the heat flux and in an effect the electricity. The device is capable of working for many cloudy days and also in winter on very short days. The presented device is based on low-cost and widely available components.

PL

W pracy zaprezentowano prototypowe solarne urządzenie termoelektryczne pływające po powierzchni wody. Wytwarza ono w niedrogim, komercyjnym module Peltiera energię elektryczną w wyniku zachodzącego w nim zjawiska Seebecka. Docelowo głównym obszarem aplikacyjnym urządzenia będzie zasilanie autonomicznej, pływającej platformy pomiarowa do monitorowania parametrów środowiskowych. Istotną zaletą przedstawionego rozwiązania jest możliwość pracy zarówno w dzień, gdy światło słoneczne ogrzewa powierzchnię absorbera, jak również w nocy, gdy różnica temperatur między powietrzem a wodą powoduje powstawanie strumienia ciepła w module Peltiera. Urządzenie może pracować przez wiele pochmurnych lub krótkich dni, także w zimie. Do konstrukcji układu zastosowano relatywnie tanie i łatwo dostępne w handlu komponenty.

Słowa kluczowe

EN

thermoelectric devices; solar power generation; energy conversion

PL

urządzenie termoelektryczne; solarny generator energii; konwersja energii

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Lubelskiej
• Czasopismo: Informatyka, Automatyka, Pomiary w Gospodarce i Ochronie Środowiska
• Rocznik: 2019
• Tom: T. 9, nr 4
• Strony: 78--82
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz., rys.

Twórcy

autor

Nowrot Andrzej

• Silesian University of Technology, Department of Electrical Engineering and Automation in Industry, Gliwice, Poland

autor

Mikołajczyk Monika

• Famur Institute Ltd, Katowice, Poland

autor

Manowska Anna

• Silesian University of Technology, Department of Electrical Engineering and Automation in Industry, Gliwice, Poland

autor

Pielot Joachim

• Silesian University of Technology, Department of Electrical Engineering and Automation in Industry, Gliwice, Poland

autor

Wojaczek Antoni

• Silesian University of Technology, Department of Electrical Engineering and Automation in Industry, Gliwice, Poland

Bibliografia

• [1] Agarwal A., Lang J.H.: Foundations of Analog and Digital Electronic Circuits. Morgan Kaufmann Publishers (Elsevier), San Francisco 2005.
• [2] Cao Z., Koukharenko E., Tudor M.J., Torah R.N., Beeby S.P.: Flexible screen printed thermoelectric generator with enhanced processes and materials. Sensors and Actuators A: Physical 238/2016, 196–206, [DOI: 10.1016/j.sna.2015.12.016].
• [3] Dunham M.T., Barako M.T., LeBlanc S., Asheghi M., Chen B., Goodson K.E.: Power density optimization for micro thermoelectric generators. Energy 93/2015, 2006–2017, [DOI: 10.1016/j.energy.2015.10.032].
• [4] Gao H.B., Huang G.H., Li H.J., Qu Z.G., Zhang Y.J.: Development of stove-powered thermoelectric generators: A review. Applied Thermal Engineering 96/2016, 297–310, [DOI: 10.1016/j.applthermaleng.2015.11.032].
• [5] Hasani M., Rahbar N.: Application of thermoelectric cooler as a power generator in waste heat recovery from a PEM fuel cell – An experimental study. International Journal of Hydrogen Energy 40/2015, 15040–15051, [DOI: 10.1016/j.ijhydene.2015.09.023].
• [6] Laughton M.A., Say M.G.: Electrical Engineer's Reference Book – Fourteenth edition. Butterworth International Edition 1990.
• [7] Liou K.N. (Ed.): An Introduction to Atmospheric Radiation. International Geophysics – Chapter 2: Solar Radiation at the Top of the Atmosphere. International Geophysics 84/2002, 37–64, [DOI: 10.1016/S0074-6142(02)80017-1].
• [8] Luque A., Hegedus S.: Handbook of Photovoltaic Science and Engineering (2nd edition), Wiley & Sons, 2010.
• [9] Manikandan S., Kaushik S.C.: Energy and exergy analysis of solar heat pipe based annular thermoelectric generator system. Solar Energy 135/2016, 569–557, [DOI: 10.1016/j.solener.2016.06.031].
• [10] Merienne R., Lynn J., McSweeney E., O'Shaughnessy S.M.: Thermal cycling of thermoelectric generators: The effect of heating rate. Applied Energy 237/2019, 671–681, [DOI: 10.1016/j.apenergy.2019.01.041].
• [11] Morelli D.T.: Thermoelectric Materials. In: Kasap S., Capper P. (eds) Springer Handbook of Electronic and Photonic Materials. Springer Handbooks. Springer, Cham.
• [12] Nesarajah M., Frey G.: Thermoelectric Power Generation: Peltier Element versus Thermoelectric Generator (TEC vs. TEG). Proceedings of the 42nd Annual Conference of IEEE Industrial Electronics Society (IECON2016) 2016, 4252–4257, [DOI: 10.1109/IECON.2016.7793029].
• [13] Nuwayhid R.Y., Rowe D.M., Min G.: Low cost stove-top thermoelectric generator for regions with unreliable electricity supply. Renewable Energy 28/2003, 205–222, [DOI 10.1016/S0960-1481(02)00024-1].
• [14] O’Brien R.C., Ambrosi R.M., Bannister N.P., Howe S.D., Atkinson H.V.: Safe radioisotope thermoelectric generators and heat sources for space applications. Journal of Nuclear Materials 377/2008, 506–521, [DOI: 10.1016/j.jnucmat.2008.04.009].
• [15] Paraskevas A., Koutroulis E.: A simple maximum power point tracker for thermoelectric generators. Energy Conversion and Management 108/2016, 355–365, [DOI: 10.1016/j.enconman.2015.11.027].
• [16] Saqr K.M., Musa M.N.: Critical review of thermoelectrics in modern power generation applications. Thermal Science 13(3), 2009, 165–174, [DOI: 10.2298/TSCI0903165S].
• [17] Singh R., Tundee S., Akbarzadeh A.: Electric power generation from solar pond using combined thermosyphon and thermoelectric modules. Solar Energy 85/2011, 371–378, [DOI: 10.1016/j.solener.2010.11.012].

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2020).