Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Generatory termoelektryczne - zasada działania, budowa, zastosowania

Żabnieńska-Góra Alina

Ciepłownictwo, Ogrzewnictwo, Wentylacja

|

2024

|

T. 55, nr 2

13--20

PL

Zmniejszenie emisji gazów cieplarnianych jest jednym z głównych wyzwań stojących przed ludzkością w nadchodzących latach. Dlatego celem dla naukowców i przemysłu jest poszukiwanie alternatywnych źródeł energii oraz zmniejszenia zużycia energii przez zwiększenie wydajności produkcji, dystrybucji i końcowego wykorzystania z uwzględnieniem procesów odzyskiwania energii. Technologia termoelektryczna (TE) jest uważana za alternatywną i przyjazną w odniesieniu do środowiska technologię pozyskiwania i odzyskiwania ciepła. Generatory termoelektryczne (TEG) wykorzystują efekt Seebecka do bezpośredniej konwersji ciepła w energię elektryczną. Artykuł przybliża czytelnikowi zasadę działania TEG, stosowane materiały termoelektryczne oraz możliwe zastosowania. Tym samym zwraca uwagę, na wciąż niewykorzystywany w pełni potencjał generatorów termoelektrycznych i zauważa, że dalsze prace nad rozwojem tej technologii są konieczne.

EN

Reducing greenhouse gas emissions is one of the major challenge facing humanity in the coming years. Therefore, the goal for researchers and industry is to seek alternative sources of energy and to reduce energy consumption by increasing the efficiency of production, distribution and end-use, taking into account energy recovery processes. Thermoelectric (TE) technology is considered as an alternative and environmentally friendly technology for heat harvesting and recovery. Thermoelectric generators (TEG) use the Seebeck effect to directly convert thermal energy into electrical energy. This article introduces the reader to the principle of TEG, the thermoelectric materials used and possible applications. It also draws attention to the still not fully exploited potential of thermoelectric generators and notes that further development of this technology necessary.

2

Wykorzystanie efektu Seebecka do produkcji energii elektrycznej podczas kompostowania selektywnie zebranych odpadów kuchennych

Kasiński Sławomir, Bałajewicz Mariusz

Gaz, Woda i Technika Sanitarna

|

2020

|

Nr 4

19--23

PL

W niniejszej pracy monitorowano proces kompostowania selektywnie zebranych odpadów organicznych w kompostowniku z pasywnym napowietrzaniem oraz zamontowanym układem TEC1-12706 do konwersji wyprodukowanego ciepła na prąd elektryczny. Testowano cztery rodzaje sposobów chłodzenia modułu, w tym jeden aktywny. Badania wykazały, że proces kompostowania może być źródłem ciepła do produkcji prądu. Najbardziej wydajne okazały się ogniwa z aktywnym systemem chłodzenia, które produkowały prąd na maksymalnym poziomie 1,76 V, 0,07 A i wygenerowały łącznie około 11,5 Wh energii elektrycznej. Najlepszy układ chłodzony pasywnie produkował prąd na maksymalnym poziomie 0,7 V, 0,03 A i wygenerował łącznie 1,7 Wh energii elektrycznej. Z przeprowadzonego doświadczenia wynika również, że duża wilgotność selektywnie zebranych odpadów kuchennych może powodować problemy technologiczne i wymagać zastosowania materiału strukturalnego zwiększającego porowatość wsadu technologicznego.

EN

Hereinunder research is about monitoring selective composting procedure of collected organic waste. The procedure is made in termocomposting compose with passive airconditioning and TEC1-12706 module for convert produced heat in electricity. Four cooling module methods was tested, one active. Research demonstrate that composting may be the source of heat to produce electric power. The most efficient was modules with active cooling system, which produced electricity of maximal level 1,76 V, 0,07 A and generated in the aggregate about 11,5 Wh electricity. Best passive cooling system generated power in maximal level of 0,7 V, 0,03 A and electricity at the level of 1,7 Wh. Experiment shows that high moisture of kitchen selected wastes may be problematic in technological way. This kind of composting method may reacquire special structural material that can provide increased porosity of technological charge.

3

Two-dimensional numerical simulation of a thermoelectric cooler module

Gałek R.

Technical Transactions

|

2018

|

Vol. 115, iss. 7

167--178

EN

The paper presents the methodology and results of a numerical simulation of coupled thermal and electrical phenomena in a thermoelectric (TE) cooler module obtained with the MOOSE Framework released by Idaho National Laboratory. The coupled system of partial differential equations is solved for the value of electric potential and temperature fields. Equations include contributions from electric conduction, Seebeck effect, thermal conduction, Joule heating as well as Peltier and Thomson effects. The values of the cooling capacity and the voltage drop of the module are calculated and compared with the data provided by the manufacturer of the thermoelectric cooler in order to determine if the simplified assumptions adopted in the numerical model are appropriate to reliably infer about the performance of the TE module composed of over one hundred thermoelectric pairs.

PL

Artykuł prezentuje metodologię i wyniki symulacji numerycznej zjawisk cieplnych i elektrycznych w module chłodziarki termoelektrycznej otrzymane przy użyciu środowiska MOOSE Framework. Układ równań różniczkowych rozwiązano dla szukanych wartości potencjału elektrycznego oraz temperatury. Sformułowane równania uwzględniają przewodzenie prądu elektrycznego, efekt Seebecka, przewodzenie ciepła, generację ciepła Joule’a oraz efekty Peltiera i Thomsona. Otrzymane wartości wydajności chłodniczej oraz spadku napięcia modułu zostały porównane ze specyfikacją opublikowaną przez producenta urządzenia w celu oceny, czy przyjęte w modelu numerycznym założenia upraszczające pozwalają poprawnie określić wydajność modułu złożonego z ponad stu par termoelektrycznych.

4

Pomiar ogniwa Peltiera z wykorzystaniem platformy Arduino

Sadowski E., Pniewski R.

Autobusy : technika, eksploatacja, systemy transportowe

|

2018

|

R. 19, nr 12

630--633

PL

W artykule omówiony został układ do pomiarów modułów termoelektrycznych Peltiera przy zastosowaniu platformy Arduino opartej na mikrokontrolerze Atmega328P. Przedstawiono także wyniki z takich pomiarów dla ogniwa termoelektrycznego z serii TEC1-12705. Zarówno dla pracy w trybie chłodzenia (zjawisko Peltiera), jak i w przypadku pracy jako termogenerator (zjawisko Sebeecka).

EN

The article discusses the system for measuring Peltier thermoelectric modules using the Arduino platform based on the Atmega328P microcontroller. The results of such measurements for the TEC1-12705 series of thermoelectric cells are also presented. Both for cooling mode operation (Peltier effect) and for working as a thermoenergy generator (Sebeecka effect).

5

Direct and indirect heat energy conversion into electricity

Cienciała M., Kaźmierczak A., Haller P., Krakowian K., Błasiński T., Borkowska J., Skorupa P.

Journal of KONES

|

2015

|

Vol. 22, No. 4

67--72

EN

Conversion of heat energy into electricity is described. Energy conversion is the process of changing one form of energy to another. There are two methods of conversion: direct, when heat energy is converted directly into electricity and indirect, when heat energy is converted into mechanical energy first and afterwards into electricity. A principle of direct method is thermoelectric effect that includes three separately identified effects: the Seebeck effect, the Peltier effect and the Thomson effect. In case of heat energy conversion into electricity, we are talking about Seebeck effect. For indirect method, first heat energy is converted to mechanical energy. The principle is gas compression and expansion due to temperature change that is used i.e.: steam engine, Stirling heat engine or polish engine WASE2. The engine is based on the fundamental physical phenomena. The next step is to convert mechanical energy into electricity. The principle is electromagnetic induction that produces an electromotive force across a conductor when it is exposed to a time varying magnetic field. Electromagnetic induction is used in i.e.: generators, alternators or American type generators.

6

The issue of energy co-generation using thermoelectric generators

Chmielewski A., Lubikowski K., Radkowski S., Wikary M., Mączak J.

Archiwum Motoryzacji

|

2015

|

Vol. 67, no. 1

3--10, 133--140

EN

The development of the renewable energy sources technologies and the energy policy emphasise the energy co-generation systems. In the automotive industry, investments are located in the development of heat pumps, Stirling engines, energy accumulators, gas turbines, piezo mats, suspensions and enfeeblements, linear motors, and other energy retrieval systems retrieving energy that is expelled in the process of the combustion of the fuel and air mixture in conventional combustion engines [1,2] and lost irretrievably. The energy co-generation systems increase efficiency in the use of the energy contained in the fuel and air mixture. Currently, there is a tendency of combination of the energy micro-cogeneration systems with other vehicle systems, e.g. motor control systems, motor power supply systems, safety systems, etc. [3-8]. One of such ways is the retrieval of heat energy thanks to thermoelectric generators (TEG) using the Seebeck effect.

PL

Rozwój technologii odnawialnych źródeł energii i polityka energetyczna kładą nacisk na systemy kogeneracji energii. W przemyśle samochodowym inwestuje się w rozwój pomp cieplnych, silników Stirlinga, akumulatorów energii, turbin gazowych, mat, zawieszeń i wyciszeń piezoelektrycznych, silników liniowych oraz innych systemów odzyskiwania energii, która, wydalana w procesie spalania mieszanki paliwowo-powietrznej w konwencjonalnych silnikach spalinowych [1,2], jest bezpowrotnie tracona. Systemy kogeneracyjne zwiększają efektywność wykorzystania energii zawartej w mieszance paliwowo-powietrznej. Aktualnie istnieje tendencja do łączenia systemów mikrokogeneracji energii wraz z innymi systemami istniejącymi w pojeździe, np. systemami sterowania silnikiem, zasilania silnika, systemami bezpieczeństwa itp. [3-8]. Do jednego z takich sposobów należy odzysk energii cieplnej dzięki termoelektrycznym generatorom (TEG – z ang. thermoelectric generators) wykorzystującym zjawisko Seebecka.

7

Zastosowanie ciepłowodów do zwiększenia wydajności generatorów termoelektrycznych

Grzesiak W., Piekarski J., Witek K., Grzesiak P.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2014

|

Vol. 55, nr 9

55-57

PL

W artykule zaprezentowano podstawowe informacje na temat budowy i zasady działania modułów termoelektrycznych. Dokonano przeglądu materiałów stosowanych obecnie i przewidywanych do użycia w przyszłości. Przeprowadzono krótką analizę rozwiązań konstrukcyjnych stosowanych w generatorach termoelektrycznych dostępnych na rynku. Przedstawiono rozwiązanie demonstratora generatora termoelektrycznego, który został zaprojektowany i wykonany w krakowskim Oddziale Instytutu Technologii Elektronowej, którego innowacyjność polega na zastosowaniu płaskich ciepłowodów. Zaprezentowano wybrane wyniki badań. Przedyskutowano problemy konstrukcyjno-montażowe oraz możliwość zastosowania generatora w hybrydowych instalacjach fotowoltaicznych.

EN

The paper presents basic information about the construction and operation of thermoelectric modules. A review of the materials currently used and expected to be used in the future has been presented with a brief analysis of structural solutions applicable in thermoelectric generators available on the market. The demonstrator of the thermoelectric generator, designer and made by the Cracow branch of the Institute of Electron Technology has been introduced. Its innovation lies in the use of flat heat pipes. The paper shows selected results considering construction and installation problems including the possibility of the use of a generator in the hybrid photovoltaic systems.

8

Zastosowanie generatorów termoelektrycznych do wspomagania autonomicznych instalacji fotowoltaicznych

Grzesiak W., Piekarski J., Witek K., Grzesiak P.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2013

|

Vol. 54, nr 5

16-18

PL

Generatory termoelektryczne zwane również termogeneratorami są urządzeniami dokonującymi bezpośredniej konwersji energii cieplnej na elektryczną. W ostatnich latach obserwuje się dynamiczny rozwój ich technologii, konstrukcji oraz obszarów zastosowań. Ponieważ ich sprawności systematycznie rosną, zatem w niektórych realizacjach celowe staje się ich zastosowanie do wspomagania autonomicznych hybrydowych instalacji fotowoltaicznych. W artykule zaprezentowano schemat blokowy takiej instalacji, dwa komercyjne generatory termoelektryczne, opracowany i wykonany w ITE dedykowany do współpracy z termogeneratorami regulator ładowania oraz kontroler rozładowania zabezpieczający instalację przed skutkami zbyt głębokiego rozładowania akumulatora i przekroczenia dopuszczalnego prądu obciążenia.

EN

Thermoelectric generators, also known as thermogenerators, are devices that directly convert thermal energy into electricity. In the last few years there has been a dynamic development in their technology, construction and application areas. Because of the systematic rise of their efficiency, in some cases, the use of thermogenerators as a supporter for autonomic hybrid photovoltaic installations turns out to be advisable. The paper presents the block diagram of this type of installation that consist of two commercial thermogenerators, dedicated charge regulator and discharge controller with maximum load and deep battery discharge protection designed and manufactured by ITE Institute.

9

Nowoczesne materiały termoelektryczne - przegląd literaturowy

Królicka A., Hruban A., Mirowska A.

Materiały Elektroniczne

|

2012

|

T. 40, nr 4

19-34

PL

Odkrycie na początku XXI wieku nowych zjawisk oraz innowacyjnych metod wytwarzania pozwoliło na znaczny rozwój dziedziny materiałów termoelektrycznych oraz ich zastosowań. Rozwój ten idzie w parze z coraz większymi wymaganiami dotyczącymi pozyskiwania energii w wyniku eksploatacji paliw kopalnych i globalnego dążenia do zniwelowania tego zjawiska na rzecz rozwoju i wdrożenia odnawialnych źródeł energii. Artykuł stanowi przegląd aktualnej wiedzy na temat materiałów termoelektrycznych i zawiera: rys historyczny, podział materiałów, zjawiska występujące w termoelektrykach, metody ich wytwarzania, opis ich przydatności do budowy elementów termoelektrycznych oraz możliwości zastosowań. Podano również zalety technologii materiałów termoelektrycznych w porównaniu z innymi metodami odnawialnymi.

EN

The discovery of new phenomena and innovative methods of production at the beginning of the 21st century has led to significant growth in the field of thermoelectric materials and their applications. The said progress is inextricably linked with new requirements for energy production as a result of fossil fuel depletion and global efforts to overcome this problem by developing and implementing renewable energy sources. This article provides an overview of current knowledge about thermoelectric materials including: the historical background, division of materials and phenomena in thermoelectrics, methods for their preparation, description of their suitability for the construction of thermoelectric elements and possible applications. The advantages of the thermoelectric technology are compared with those of other renewable methods.

10

Thermoelectric properties of expanded graphite as filler of multifunctional cement composites

Pichór W., Frąc M.

Composites Theory and Practice

|

2012

|

R. 12, nr 3

205-209

EN

This paper presents the results of investigations on the thermoelectric properties of expanded graphite obtained by different methods. The expanded graphite was subjected to thermal treatment by two different ways: by rapid heating in a furnace and by irradiated microwave. For each of the methods, graphite was expanded in different conditions for the purpose of investigating the influence of thermal treatment on their thermoelectric properties. The bulk density and thermoelectric properties (Seebeck coefficient) of expanded graphite were measured. The results of the investigations show that the method and time of thermal treatment have a major influence on the thermoelectric properties of expanded graphite.

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań właściwości termoelektrycznych grafitu ekspandowanego otrzymanego różnymi metodami. Wykorzystano dwie metody ekspandacji: przez gwałtowne podgrzanie w piecu laboratoryjnym oraz przez poddanie działaniu promieniowania mikrofalowego. W przypadku metody bezpośredniego ogrzewania proces prowadzono w różnej temperaturze w zakresie 500÷1000°C i przy różnym czasie ogrzewania, natomiast w metodzie mikrofalowej zmienną poza czasem procesu była moc dostarczona do próbki. Wyniki pomiaru współczynnika Seebecka pokazały, że metoda ekspandacji oraz czas procesu mają duży wpływ na otrzymane właściwości termoelektryczne grafitu ekspandowanego.

11

Dynamiczne właściwości elektryczne lekkich zapraw cementowych z dodatkiem grafitu odpadowego

Pichór W.

Kompozyty

|

2010

|

R. 10, nr 2

175-180

PL

Przedstawiono wyniki badań dynamicznych właściwości elektrycznych lekkich zapraw budowlanych z dodatkiem grafitu odpadowego. Niską gęstość pozorną zapraw cementowych uzyskano poprzez dodatek mikrosfer glinokrzemianowych pozyskiwanych jako uboczny produkt spalania węgla kamiennego, zastępując nimi część piasku. Jako dodatek przewodzący wykorzystano grafitowy pył powstający w czasie szlifowania elektrod przeznaczonych dla przemysłu metalurgicznego w ilości 35% wag. w stosunku do cementu. Dodatek grafitu w ilości przekraczającej próg perkolacji spowodował zmianę charakteru przewodnictwa elektrycznego z bardzo słabego jonowego na elektronowy, czego konsekwencją jest obniżenie oporu właściwego o kilka rzędów wielkości. Oprócz znacznego zwiększenia przewodnictwa elektrycznego w zaprawach tych zaobserwowano efekt generacji napięcia termoelektrycznego (efekt Seebecka). Napięcie termoelektryczne generowane poprzez zaprawy z dodatkiem grafitu mierzono w zakresie temperatur od -10 do 50°C względem temperatury odniesienia 20°C. Wpływ zawartości mikrosfer na wartość współczynnika Seebecka jest pomijalnie mały. Przeprowadzono badania dynamicznych odpowiedzi zapraw na wymuszone bodźce zewnętrzne - różnice temperatur (pomiar napięcia termoelektrycznego) oraz cykliczne obciążanie ze stosunkowo dużym przyrostem siły (pomiar rezystancji zapraw). W przypadku dynamicznych pomiarów termoelektrycznych realizowanych metodą tzw. skoku temperaturowego zaobserwowano wpływ współczynnika przewodzenia ciepła zapraw na szybkość ustalania się napięcia Seebecka proporcjonalnego do wymuszonej różnicy temperatur. Zaprawy o zmniejszonym współczynniku przewodzenia ciepła znacznie szybciej reagowały na zmiany temperatury zewnętrznej. W przypadku badań zmian oporu elektrycznego w funkcji cyklicznego obciążania zapraw względna zmiana oporu była największa dla zapraw z dużą zawartością mikrosfer glinokrzemianowych. Lekkie zaprawy cementowe z dodatkiem pyłu grafitowego dzięki swojej wielofunkcyjności mogą znaleźć zastosowanie w konstrukcjach tzw. domów inteligentnych, np. do monitoringu temperatury przegród budowlanych czy do oceny stanu naprężeń konstrukcji. Dzięki małej gęstości objętościowej uzyskanej przez wprowadzenie mikrosfer glinokrzemianowych uzyskuje się wzrost czułości zapraw cementowych z dodatkiem grafitu na zmienne bodźce zewnętrzne oddziałujące na materiał.

EN

This paper presents the results of investigation dynamic electrical and thermoelectric properties of lightweight cement mortars with cenospheres from coal ash and waste graphite powder additive. Quartz sand was replaced by aluminosilicate cenospheres up to 60% of mass. The replacement sand led to significant reduction of bulk density and thermal conductivity of cement mortars. The waste graphite powder obtained during mechanical treatment of metallurgical electrodes production was used as the conductive filler. Graphite powder was added up to 35% of cement mass. The main physical properties: bulk density and thermal conductivity were investigated. Addition of graphite powder above percolation threshold changed the character of electrical conductivity of cement mortars. Reduction of resistivity is very strong. In case of mortars with 35% cement replacement by graphite powder the Seebeck voltage was measured. Addition of graphite powder to mortars led to moderate detoriation of main properties but cement mortars but got possibility of reaction due to the temperature changes. The Seebeck coefficients calculated for all investigated mortars were similar (in error range) and weak dependence of temperature gradient was in each case. But in typical application the thickness of used mortars were very small (about 1-2 cm) and the changes were to small to induce measurable level of thermoelectric force. The point is that in case of lightweight mortars the low thermal conductivity caused much higher temperature gradient and consequence the Seebeck voltage increased. The dynamic measurements of electrical conductivity and Seebeck effect were done. The electrical resistivity of mortars during cyclic load were changed up to 28% for mortars with maximal amount of aluminosilicate cenospheres. The changes were reversible. In case of Seebeck voltage the effect of time constants of reaction on the immediately temperature change were measured. The effect of thermal conductivity was visible. Lightweight cement mortars with conductive particles as graphite powder are multifunctional materials and may be used to monitor the temperature of building's wall.