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

Performance Analysis of a Thermoelectric Cooler Placed between Two Thermoelectric Generators for Different Heat Transfer Conditions

Alsaqoor Sameh

Journal of Ecological Engineering

|

2023

|

Vol. 24, nr 4

27--35

EN

The thermoelectric cooler (TEC) and thermoelectric generator (TEG) modules have several appealing features, including fixed parts, high reliability, low maintenance costs, and seamless connection with other heating equipment, accompaniment, can be powered by a variety of low-energy renewable energy sources such as solar water/air collectors, ground heat exchangers or heat from biomass. The thermoelectric assembly was integrated into the TEC using the TEG in this study. A prototype was developed in which recently developed thermoelectric modules were integrated into a thermoelectric cooler. For this purpose, a TEC sandwiched between two TEGs with different heat transfer conditions was established, to simulate the heat transfer and thermoelectric behavior of both the TEG and the TEC system, and evaluate the effect of the combined TEG-TEC on the performance parameters of the good system by comparing different cooling modes ranging from natural convection, forced convection, and water-cooling tests. It was shown that to the natural convection of heat transfer, as the TEC voltage increases, the hot surface temperature of the upper TEG increases, and the cold surface temperature of the lower TEG decreases, where the lowest TEC temperature reaches 1.36 A. When using forced convection (by using a fan), the temperature profile decreases over time, starting at around 70 °C for 7V, and after almost 60 minutes, the temperature drops to around 45 °C for 3V. This turned out to be a match between experiment and theory in all traces shown, with a voltage difference of 25 mV for 3V TEC and ending at 70 mV for 8V TEC.

3

An Experimental Investigation into Improving the Performance of Thermoelectric Generators

Alahmer Ali, Khalid Mohammad Bani, Beithou Nabil, Borowski Gabriel, Alsaqoor Sameh, Alhendi H.

Journal of Ecological Engineering

|

2022

|

Vol. 23, nr 3

100--108

EN

Low-temperature heat sources have become increasingly popular in recent years, particularly for energy generation. The majority of thermal devices in the market (including devices using solar energy, geothermal energy, waste energy, and so on) transform heat into electricity indirectly, requiring mechanical work before producing power. Through the Seebeck effect, the technology that employs a thermoelectric generator (TEG) may directly transform heat energy into electricity. The TEG technology provides several advantages, including compactness, quietness, and the absence of moving components. TEGs have a low thermal and electrical efficiency, which is one of their main drawbacks. Therefore, the performance of a thermoelectric generator is improved by employing liquid evaporation heat transfer in this manuscript. The performance of the thermoelectric was examined experimentally and compared to the liquid evaporation mode under varied heat flux values and different modes of heat transfer in terms of free and forced convection with and without fins. The experimental results revealed that when compared to free convection without fins, adopting forced liquid evaporation convection would improve TEG voltage variation by 435.9%.

4

Numeryczna analiza poprawy wydajności hybryd PV/TEG chłodzonych pasywnym przepływem powietrza

Wodołażski Artur

Przegląd Elektrotechniczny

|

2021

|

R. 97, nr 2

20--23

PL

W artykule opracowano trójwymiarowe model numeryczny hybrydy PV/TEG składającego się z generatora termoelektrycznego (TEG) podłączonego do tylnej części modułu fotowoltaicznego (PV). Temperatura pracy stanowi parametr określający efektywność i sprawność konwersji elektrycznej panelu fotowoltanicznego. Modelowanie numeryczne przedstawia podejście do obniżania temperatury pracy paneli fotowoltaicznych za pomocą ogniwa TEG chłodzonym pasywnym radiatorem powietrza. Model numeryczny został zrealizowany za pomocą oprogramowania ANSYS i obejmuje uwzględnienie zjawisk Thomsona, Seebecka oraz przewodzenia ciepła Joule'a. Powierzchnia wymiany pasywnego radiatora wpływa na całkowity transfer ciepła przy wyższych prędkościach powietrza zwiększając całkowitą sprawność elektryczną panelu.

EN

The article developed a three-dimensional numerical model of a PV/TEG hybrid consisting of a thermoelectric generator (TEG) connected to the back of a photovoltaic (PV) module. The operating temperature is a parameter that determines the efficiency of electrical conversion of a photovoltaic panel (PV). Numerical modelling presents the approach to lowering the temperature of photovoltaic panels using a TEG cell cooled by a passive air radiator. The numerical model was implemented using ANSYS software and includes taking into account the phenomena of Thomson, Seebeck and Joule's heat conduction. The exchange surface of the passive radiator affects the total heat transfer at higher air speeds increasing the total electrical efficiency of the panel.

5

Modelowanie modułów termoelektrycznych w programie SPICE - przegląd

Posobkiewicz Krzysztof, Górecki Krzysztof

Przegląd Elektrotechniczny

|

2021

|

R. 97, nr 2

1--5

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań dwóch literaturowych modeli modułów termoelektrycznych dedykowanych dla programu SPICE. Przedstawiono topologię oraz równania opisujące te modele. Pokazano także wyniki weryfikacji ich dokładności poprzez porównanie wyników pomiarów i obliczeń wykonanych w programie SPICE. Niezbędne wartości parametrów wyznaczono w oparciu o dane producenta.

EN

In the paper results of research of two published in literature SPICE models of thermoelectric modules have been presented. Topology and equations describing these models, as well as results of experimental verification of their accuracy, based on comparison of results of SPICE calculation and measurements have been discussed. Required models parameters values have been calculated using manufacturer data.

6

Modelling of a thermoelectric self-cooling system based on thermal resistance networks for linear direct drives in machine tools

Uhlmann Eckart, Salein Sebastian, Polte Mitchel, Triebel Florian

Journal of Machine Engineering

|

2020

|

Vol. 20, No. 1

43--57

EN

The use of direct drives in linear and rotary axes as well as increased power density of main drives offer the potential to raise feet rate, acceleration and thus allow higher productivity of machine tools. The induced heat flow rates of these drives could lead to thermo-elastic deformations of precision related machine tool components. In order to reduce thermally caused displacements of the tool-center-point and to prevent a negative impact on the achievable accuracy, the induced heat flow rates of main drives must be dissipated by effective cooling systems. These systems account for a major share of the machine tool’s total energy consumption.With the intention to overcome the area of conflict regarding productivity and energy efficiency, a so called thermoelectric self-cooling system has been developed. To convert a proportion of thermal losses into electrical energy, thermoelectric generators are placed in the heat flow between the primary part of a linear direct drive and the cooling system. The harvested energy is directly supplied to a pump of the water cooling circuit, which operates a decentralised cooling system with reasonable coolant flow rates. For predicting the thermoelectric system behaviour and to enable a model-based design of thermoelectric self-cooling systems, a thermal resistance network as a system simulation in MATLAB/Simulink is presented. The model is applied to a feed unit with a linear direct drive and allows the calculation of harvested energy as well as the simulation of steady and transient states of the cooling system. The comparison of simulative and experimental determined data indicates a predominantly high model prediction accuracy with short simulation times. At an early stage of development the model turns out to be a powerful tool for design and analysis of water flow thermoelectric self-cooling systems.

7

New way of producing useful energy from biomass in countries decommissioning coal-fired power plants

Manowska Anna, Nowrot Andrzej, Pielot Joachim

Inżynieria Mineralna

|

2020

|

no. 2, vol. 2

221--230

EN

This paper describes a new way of processing biomass using micro-CHPU devices (Micro Combined Heat and Power Unit). The micro- -CHPU device is a new idea that allows to convert chemical energy in biomass into electricity for charging batteries in small electric vehicles and into useful heat for households. To make the device readily available and inexpensive, commercial Peltier modules were used, in which their operation was inversed to create the Seebeck effect. !e presented research results show that the commercial Peltier module works very well as a thermoelectric generator. The proposed devices may turn out to be very useful in the times of the revolution that has begun on the energy market in most developing countries. Nowadays, many of these countries are intensively beginning to phase out energetics based on fossil fuels. A very popular and effective method of using biomass is mixing it with coal (in the proportion of 10% to 90%) and burning it in a coal-fired power plant or CHP plant. After closing these power plants, biomass will no longer be burned there. !en, the unused biomass could be burned in micro-CHPU devices. This will prevent biomass waste in agriculture.

PL

W artykule opisano nowy sposób przetwarzania biomasy przy użyciu urządzeń mikro-CHPU (Micro Combined Heat and Power Unit). Urządzenie mikro-CHPU to nowy pomysł, który pozwala na zamianę energii chemicznej zawartej w biomasie na energię elektryczną do ładowania akumulatorów w małych pojazdach elektrycznych oraz w ciepło użytkowe dla gospodarstw domowych. Do budowy zastosowano komercyjne moduły Peltiera, w których działanie ich zostało odwrócone w celu uzyskania efektu Seebecka. Z przedstawionych wyników badań wynika, że komercyjny moduł Peltiera bardzo dobrze sprawdza się jako generator termoelektryczny. Proponowane urządzenia może okazać się bardzo przydatne w dobie rewolucji, która rozpoczęła się na rynku energii w większości krajów rozwijających się. Obecnie wiele z tych krajów intensywnie zaczyna odchodzić od energetyki opartej na paliwach kopalnych. Bardzo popularną i efektywną metodą wykorzystania biomasy jest mieszanie jej z węglem (w proporcji od 10% do 90%) i spalanie w elektrowni węglowej lub elektrociepłowni. Po zamknięciu tych elektrowni niewykorzystana biomasa mogłaby zostać spalona w urządzeniach mikro-CHPU.

8

Waste heat recovery with the use of thermoelectric generators - a research station

Majcher Andrzej, Neska Mirosław, Mrozek Mirosław

Journal of Machine Construction and Maintenance - Problemy Eksploatacji

|

2019

|

no. 4

83--89

EN

Closing technological cycles by means of reducing the amount of waste and its management is one of the main issues addressed in manufacturing companies. Low temperature heat is an example of technological waste which may take the form of hot flue gases, cooling liquids from industrial processes, or hot water from heating vents or operating installations. One of the methods of managing low temperature heat from the above sources is converting it into electricity using thermoelectric generators (TEG). The article presents an experimental research station for heat energy recovery. The paper includes a description of a control system which enables adjustment and control of the parameters of generated electricity. Moreover, proprietary software to analyse, archive, and create databases of heat exchange parameters and electronic converters are discussed. The station has a modular structure, enabling its further expansion, both through the use of various heat sources and different cooling systems.

PL

Zamykanie obiegów technologicznych poprzez redukcję ilości odpadów i ich zagospodarowanie są jednymi z głównych zagadnień podejmowanych w przedsiębiorstwach produkcyjnych. Przykładem odpadu technologicznego jest energia cieplna o parametrach niskotemperaturowych w postaci: gorących spalin, gorących lub ciepłych cieczy chłodniczych procesów przemysłowych, ciepłej wody z upustów ciepłowniczych czy instalacji eksploatacyjnych. Jedną z metod zagospodarowania energii tego typu źródeł niskotemperaturowych jest przetworzenie jej na energię elektryczną z zastosowaniem termogeneratorów (TEG). W artykule przedstawiono opracowane eksperymentalne stanowisko do badań eksperymentalnych takich układów. Opisano system sterowania, umożliwiający regulację i kontrolę parametrów generowanej energii elektrycznej. Omówiono autorskie oprogramowanie umożliwiające analizę, archiwizację i tworzenie baz danych parametrów wymienników ciepła oraz przekształtników elektronicznych. Stanowisko posiada konstrukcję modułową, umożliwiającą jego dalszą rozbudowę, zarówno poprzez wykorzystanie różnych źródeł ciepła, jak i różnych układów do wytwarzania chłodu.

9

Thermoelectric heat exchanger

Mrozek Mirosław, Majcher Andrzej, Neska Mirosław

Journal of Machine Construction and Maintenance - Problemy Eksploatacji

|

2019

|

no. 4

91--97

EN

The article presents a heat exchanger with thermoelectric generators, which consists of two single sheet heat exchangers, between which thermoelectric generators are placed. The heat exchanger in question is used to convert waste heat energy into DC electricity. The construction of the heat exchanger is described in detail in the article, and the study of temperature distribution of both the high and the low temperature side is presented. The basic parameters of the heat exchanger are also given. They were determined with the current-voltage characteristics method, and then they were compared with the values established in the conventional way.

PL

W artykule przedstawiono wymiennik ciepła z termogeneratorami, który składa się z dwóch pojedynczych płytowych wymienników wymiennika ciepła, pomiędzy którymi umieszczone są termogeneratory. Wymiennik służy do przetwarzania energii cieplnej w energię elektryczną prądu stałego. Przedstawiono konstrukcję wymiennika oraz badania rozkładu temperatury stron o wysokiej i niskiej temperaturze. Opisano podstawowe parametry wymiennika, wyznaczone metodą charakterystyki prądowo-napięciowej. Porównano je z wartościami wyznaczonymi w klasyczny sposób.

10

Wykorzystanie generatorów termoelektrycznych do lokalnego wytwarzania energii pomocniczej w systemach cieplnych

Sidorczyk M., Jadwiszczak P.

Rynek Instalacyjny

|

2018

|

Nr 7-8

59--64

PL

Wymiarowanie termoelektrycznych zespołów zasilających wytwarzających energię pomocniczą dla systemów cieplnych wymaga znajomości zarówno warunków pracy systemu cieplnego, jak i charakterystyk elektrycznych i cieplnych modułu termoelektrycznego. Odpowiednia metodyka doboru umożliwia zaprojektowanie układu, który będzie w stanie w pełni pokryć zapotrzebowanie systemu cieplnego na energię elektryczną.

EN

Dimensioning of thermoelectric power units which produce auxiliary energy for heating systems requires knowledge of both the operating conditions of the heating system and the electrical and thermal characteristics of the thermoelectric module. The appropriate methodology of selection allows to design a system that will be able to fully cover the heating system’s demand for electricity.

11

Analysis of car waste heat recovery system utilizing thermoelectric generator

Nemś A., Simiński M., Nemś M., Magiera T.

Autobusy : technika, eksploatacja, systemy transportowe

|

2018

|

R. 19, nr 6

619--626, CD

EN

This paper presents a calculation algorithm for a thermoelectric generator fitted in the exhaust system of a combustion engine. The viability of the presented calculation method was verified on an actual combustion engine. The calculations were performed for a BMW engine, and the generator design was based on a prototype from the same manufacturer. The paper includes calculations of the thermal cycle and of the parameters of exhaust gases from the engine. Subsequent calculations cover heat transfer from exhaust gases to the thermoelectric module and the amount of electric energy obtained from a series of modules. In the last part, the focus is on the influence of engine speed on the performance of the thermoelectric generator.

PL

W pracy przedstawiono algorytm obliczeniowy generatora termoelektrycznego do zastosowania w układzie wydechowym silnika samochodowego. W celu sprawdzenia poprawności metody obliczeniowej pokazano jej przydatność na wybranym przykładzie silnika spalinowego. Do obliczeń wykorzystano silnik marki BMW, a konstrukcję generatora oparto o prototyp tej samej marki. Przeprowadzono obliczenia obiegu cieplnego i wyznaczono parametry spalin na wylocie z silnika. Następnie wykonano obliczenia przekazywania ciepła od spalin do modułu termoelektrycznego i wyznaczono energię elektryczną uzyskiwaną z szeregu modułów. W ostatniej części przedstawiono wpływ prędkości obrotowej silnika na parametry pracy generatora termoelektrycznego.

12

TEG model in Matlab Simulink

Kuchta F., Lubikowski K., Mączak J.

Zeszyty Naukowe Instytutu Pojazdów / Politechnika Warszawska

|

2017

|

z. 4/113

63--74

EN

For a modern society the most important issue affecting the development of the economy and the level of people's lives by providing access to new technologies is to provide a sufficiently large supply of energy, and adapted to the country's economy price. Nowadays most of the energy needed human is obtained by burning fossil fuels [1]. Data submitted to the publicly available say about 35% share of the oil, 29% share of coal and lignite, 24% share of natural gas, 6% share of hydroelectric power plants and 5% of the share of nuclear power in electricity generation [2,3]. Only 1% belongs to alternative energy sources that include solar power, wind power, other renewable sources, and distributed generation sources or small, local producers of energy and farm prosumer. One way of source energy are thermoelectric generators converting thermal energy into electrical energy [4-9]. TEG cells [10] used to recover waste heat from heat sources such as internal combustion engines or furnaces, in which a lot of energy is wasted as heat radiated to the surroundings. The paper describes a mathematical model created of the TEG in Matlab Simulink to identify the characteristics that will enable the determination of the power realizable from the cell under operating conditions. The model is based on mathematical equations that describe the thermal conductivity cell, the energy supplied to the cell through a heat source SEM occurring in the cell, internal resistance, efficiency of energy conversion, and the voltage and the current flowing in the circuit in series with the link connected to it a load. The model is designed to be able to introduce for the parameters of the cell, and we want to simulate the heat source temperature and the heat receiver. Results from the model was compared with the results of measurements of the real TEG module in a real environment execute in the Integrated Laboratory of the Mechatronics System of Vehicles and Construction Machinery accommodating the Faculty of Automotive and Construction Machinery Warsaw University of Technology 84 Narbutta Street in Warsaw. The article describes the results of a simulation model that simulates the work of a thermoelectric generator.

PL

Dla współczesnego społeczeństwa najważniejszym problemem, wpływającym na rozwój gospodarki oraz na poziom życia ludzi poprzez umożliwienie dostępu do nowych technologii jest zapewnienie odpowiednio dużych dostaw energii, po dostosowanej do gospodarki kraju cenie. Obecnie najwięcej energii potrzebnej człowiekowi uzyskuje się dzięki spalaniu paliw kopalnych [1]. Dane podawane dostępne publicznie mówią o 35% udziale ropy naftowej, 29% udziale węgla kamiennego i brunatnego, 24% udziale gazu ziemnego, 6% udziale elektrowni wodnych oraz 5% udziale elektrowni atomowych w wytwarzaniu energii [2,3]. Zaledwie 1% należy do alternatywnych źródeł energii do których należą elektrownie słoneczne, elektrownie wiatrowe, inne źródła odnawialne, a także źródła generacji rozproszonej czyli mali, lokalni wytwórcy energii oraz gospodarstwa prosumenckie. Jednym ze sposobów pozyskania energii są generatory termoelektryczne przekształcające energię cieplną na energię elektryczną [4-9]. Ogniwa TEG [10] służą do odzyskiwaniu energii odpadowej ze źródeł ciepła takich jak silniki spalinowe lub piece, w których wiele energii jest marnowane w postaci ciepła wypromieniowywanego do otoczenia. W artykule opisano stworzony model matematyczny ogniwa TEG w środowisku Matlab Simulink w celu określania charakterystyk, które umożliwią określenie mocy możliwej do uzyskania z ogniwa w danych warunkach pracy. Model opiera się na równaniach matematycznych opisujących przewodność cieplną ogniwa, energię dostarczaną do ogniwa przez źródło ciepła, SEM występujące na ogniwie, opór wewnętrzny ogniwa, sprawność konwersji energii, oraz napięcie i prąd płynące w obwodzie z ogniwem i szeregowo podłączonym do niego obciążeniem. Model jest tak skonstruowany aby można było do niego wprowadzić parametry ogniwa, które chcemy zasymulować oraz temperatury źródła ciepła oraz odbiornika ciepła. Model został porównany z wynikami pomiarów rzeczywistych modułu TEG w rzeczywistym środowisku wykonane w Zintegrowanym Środowiskowo Laboratorium Mechatroniki Pojazdów i Maszyn Roboczych mieszczącym się na Wydziale Samochodów i Maszyn Roboczych Politechniki Warszawskiej przy ulicy Narbutta 84 w Warszawie. Artykuł opisuje wyniki symulacji z modelu opisującego pracę generatora termoelektrycznego.

13

Thermoelectric generation of current – theoretical and experimental analysis

Ruciński A., Rusowicz A.

Archives of Thermodynamics

|

2017

|

Vol. 38, no. 4

3–-13

EN

This paper provides some information about thermoelectric technology. Some new materials with improved figures of merit are presented. These materials in Peltier modules make it possible to generate electric current thanks to a temperature difference. The paper indicates possible applications of thermoelectric modules as interesting tools for using various waste heat sources. Some zero-dimensional equations describing the conditions of electric power generation are given. Also, operating parameters of Peltier modules, such as voltage and electric current, are analyzed. The paper shows chosen characteristics of power generation parameters. Then, an experimental stand for ongoing research and experimental measurements are described. The authors consider the resistance of a receiver placed in the electric circuit with thermoelectric elements. Finally, both the analysis of experimental results and conclusions drawn from theoretical findings are presented. Voltage generation of about 1.5 to 2.5 V for the temperature difference from 65 to 85 K was observed when a bismuth telluride thermoelectric couple (traditionally used in cooling technology) was used.

14

Kierunek: pasywna oczyszczalnia Płaszów

Biedrzycka A.

Nowoczesne Budownictwo Inżynieryjne

|

2016

|

Nr 6

14--17

PL

Oczyszczalnie zwiększają zużycie energii z powodu konieczności dopasowania się do coraz surowszych wymogów jakościowych dla oczyszczonych ścieków. W tej sytuacji wysiłki inżynierów skupiają się na stworzeniu systemu zdolnego wydatnie zredukować zużycie energii konwencjonalnej, a nawet zbliżyć oczyszczalnię do poziomu obiektu pasywnego. Taki projekt realizują Wodociągi Krakowskie w oczyszczalni Płaszów we współpracy z naukowcami z Akademii Górniczo-Hutniczej.

15

Intelligent self-powered sensors in the state-of-the-art control systems of mining machines

Jasiulek D., Stankiewicz K., Woszczyński M.

Archives of Mining Sciences

|

2016

|

Vol. 61, no. 4

907--915

EN

Perspectives of development of control system dedicated for areas threatened by methane and/or coal dust explosion hazard are presented. Development of self-powered sensors, dedicated for operation in wireless network is one of the development directions. Such a solution will complement typical control systems and it can be used in the places, where there is no possibility of using the typical sensors, in close vicinity to the machine – due to lack of wired connection. General concept of the self-powered sensors with use of two methods of power supply – piezoelectric energy harvester and thermoelectric generator, is given. Perspective of using the methods of artificial intelligence in automatic configuration of sensors network is suggested.

PL

W artykule przedstawiono perspektywy rozwoju systemów sterowania dedykowanych do przestrzeni zagrożonych wybuchem metanu i/lub pyłu węglowego. Jednym z kierunków rozwoju tych systemów jest opracowanie systemu czujników samozasilających, dedykowanych do pracy w sieciach bezprzewodowych. Rozwiązanie takie będzie stanowić uzupełnienie typowych układów sterowania, możliwe do zastosowania w miejscach, w których nie istnieje możliwość zainstalowania czujników konwencjonalnych lub w bezpośrednim otoczeniu maszyny, w przypadku braku możliwości połączenia przewodowego. W artykule została przedstawiona ogólna koncepcja sieci czujników samozasilających z uwzględnieniem dwóch metod zasilania – z zastosowaniem piezoelectric energy harvester (odzysk energii z użyciem piezoelektryków) oraz termogeneratorów. Przedstawiona została również perspektywa zastosowania metod sztucznej inteligencji w automatycznej konfiguracji złożonej sieci komunikacyjnej obejmującej przedmiotowe oczujnikowanie.

16

Seebeck phenomenon, calculation method comparison

Lubikowski K., Radkowski S., Szczurowski K., Wikary M.

Journal of Power Technologies

|

2015

|

Vol. 95, spec.

63--67

EN

In the article the Seebeck effect has been the main focus as well as modelling of thermoelectric phenomena observed during thermoelectric generators’ (TEG) work cycle in cogeneration systems. A simple mathematical model has been applied for calculations, and subsequently the durability environment of the Ansys computer programme for the purpose of modelling geometry and physical conditions, having assumed the starting conditions and material data. Tasks encountered in technical domains frequently require modelling of complicated geometry of real objects, applying discontinuous or differentiable functions, which enable description of physical parameters and boundary conditions. This fact imposes introduction of the model divided into a finite number of parts with relatively uncomplicated shapes that will allow obtaining a solution within their scope, and subsequently combining them with each other in the finite element method (FEM). For empirical research the generator with the marking: „56890-503 CP14, 71, 045” Laird PL26 from Laird Technologies was used. In order to determine the load characteristics there were appropriate temperatures applied to the cold and hot side of the thermoelectric generator. Subsequently, the system designed to regain energy from the heat was burdened with resistors. The final stage of the tests was installing the system in the exhaust section of the laboratory test stand at the Integrated Laboratory of the Mechatronics System of Vehicles and Construction Machinery, Warsaw University of Technology. The tests have been carried out and the abovementioned characteristics designed. Consequently, there were laboratory classes for students conducted at the test stand, illustrating the Seebeck effect.

17

Model geometryczny układu kogeneracyjnego opartego na silniku gazowym 1 MW

Chmielewski A., Lubikowski K., Mączak J., Szczurowski K.

Combustion Engines

|

2015

|

R. 54, nr 3

570--577

PL

W poprzednim roku w grudniu został przyjęty przez Komisje Europejską nowy budżet programu operacyjnego "Infrastruktura i Środowisko", gdzie dla Polski przewidziane jest blisko 32mld Euro na inwestycje proekologiczne. Program ten skupia się na poprawie atrakcyjności naszego kraju oraz rozwoju efektywnych energetycznie technologii. Szczególnie ważne w tym kontekście stają się układy odzyskiwania energii i zwiększania efektywności transformacji energii przy jednoczesnym zmniejszeniu emisji zanieczyszczeń do środowiska. W dyrektywie europejskiej nr 2009/28/WE z kwietnia 2009 roku określono wymagania stawiane państwom członkowskim UE w sprawie promowania stosowania energii ze źródeł odnawialnych. W artykule Autorzy skupili się na zamodelowaniu geometrycznym układu kogeneracyjnego bazującego na silniku spalinowym zasilanym paliwem produkowanym z wysypiska śmieci. Autorzy zamodelowali geometrycznie układ odzyskiwania energii wykorzystujący ciepło odpadowe silnika (silnik gazowy), przekształcając je na energię elektryczną za pomocą termoelektrycznych generatorów (TEG - ang. thermoelectric generators), wykorzystujących technologię półprzewodnikową. W niniejszej pracy przedstawiono także wyniki badań temperaturowych na powierzchni silnika gazowego oraz układu odprowadzania spalin. Publikacja powstała dzięki finansowaniu z Urzędu Marszałkowskiego Województwa Mazowieckiego.

EN

In the previous year in December has been adopted by the European Commission a new budget for the Operational Programme "The Infrastructure and Environment", where for the Polish intended is close to 32mld Euro for environmental investment. This program focuses on improving the attractiveness of our country and the development of energy efficient technologies. Especially important in this context become the energy recovery systems and increase the efficiency of converting energy with simultaneously reducing emissions of pollutions to the environment. The European Directive 2009/28 / EC of April 2009 set out the requirements for the EU Member States on the case of the promotion of the use of energy from renewable sources. In the article Authors have focused on geometrical modelling of cogeneration system based on internal combustion engine powered by fuel produced from landfill. Authors was realise geometrically model of energy recovery system used waste heat from engine(Gas Engine), transforming them into electrical energy using a thermoelectric generator (TEG - called. Thermoelectric Generators) which use semiconductor technology. The pa-per presents the results of temperature tests on the surface of the gas engine and the exhaust system. This work is the result of the financial support from the Office of Mazovian Voivodeship Marshal.

18

Sposoby zwiększania sprawności silnika spalinowego z zastosowaniem układów kogeneracyjnych

Chmielewski A., Lubikowski K., Radkowski S.

Zeszyty Naukowe Instytutu Pojazdów / Politechnika Warszawska

|

2014

|

z. 2/98

63--72

PL

W niniejszej pracy przedstawiono badania temperatury spalin silnika spalinowego z zapłonem iskrowym. Termopary umieszczono przy bloku silnika oraz za. Badania wykonano dla wzrastających prędkości obrotowych od 750 obr/min do 3750 obr/min na biegu jałowym silnika spalinowego. Wyniki badań odniesiono do układów kogeneracyjnych z silnikiem Stirlinga oraz ogniwami termoelektrycznymi TEG. Wskazano możliwości zastosowania układów kogeneracyjnych z silnikiem Stirlinga oraz termogeneratorów TEG w celu zwiększenia sprawności silnika spalinowego wykorzystując odpadowe ciepło gazów spalinowych z układu wylotowego. Przedstawiono także wartości mocy elektrycznej kogenerowanej przez silnik Stirlinga przy temperaturze T > 500°C przy ciśnieniu 7 bar dla azotu. Zaprezentowano także wartości osiąganych mocy dla termogeneratorów elektrycznych umieszczonych w układzie wydechowym silnika ZI.

EN

The paper presents research ICE exhaust temperature. Thermocouples were provided at the engine block and exhaust manifold. Research performed for increasing speed of 750 rpm to 3750 rpm during idling ICE. The results are referenced to cogeneration systems with Stirling engine and TEG (thermoelectric generator). The paper presents the possibility of the use of cogeneration systems with a Stirling engine and TEG in order to increase the efficiency of internal combustion engine by using the waste heat of the exhaust gases from the exhaust system. The article presents the values of electric power cogenerated from Stirling engine for temperature heat source higher than 500°C at the pressure of 7 bar. The results was showed for Nitrogen which was working gas. Also presented electric power for TEG which was placed in the exhaust system.

19

Pulsed thermoelectric machine

Nedelcu M., Apostoluk M., Stockholm J. G.

Materiały Ceramiczne

|

2014

|

T. 66, nr 2

170--174

EN

A new type of thermoelectric transport is described, consisting of pulses of charge carriers that “fly” periodically through the external circuit from the hot end of the sample to the cold end, with a determined duration of the “on” and “off” times of the electric contacts, while maintaining continuously the thermal contacts. It is shown that such a non-equilibrium ideal thermal “machine” works cyclically with improved efficiency compared with efficiencies of the thermoelectric devices operated in an equilibrium transport regime, but the electric flow and power are increased, as a consequence of concentrating the charge carriers on pulses of a small spatial extent. The machine is reversible, in the sense that it can operate either as a thermoelectric generator or as an electro-thermal cooler. So, it is described special designing a new thermoelectric generator to fulfill the needs of pulse operating, and a setup able to measure the thermoelectric parameters of Non Steady-State (pulse) operated generators. Preliminary measurements show a minimum two times increase of delivered electrical power, using the same heat power input when we are working in the pulse operation. It is confirmed existence of a lower limit of frequency where the electrical power starts to increase comparing with the DC operation, and a superior limit of frequency where the increase is too low to be taken into consideration. All these results are strong confirmation of the theory of “pulsed thermoelectricity”.

PL

Opisano nowy rodzaj transportu termoelektrycznego, złożonego z impulsów nośników ładunku, które przepływają okresowo przez zewnętrzny obwód z gorącego końca próbki do zimnego przy określonych czasach włączenia i wyłączenia kontaktów elektrycznych, utrzymując ciągle kontakty cieplne. Pokazuje się, że taka nierównowagowa, idealna „maszyna” cieplna pracuje cyklicznie ze zwiększoną wydajnością w porównaniu z wydajnością termoelektrycznych urządzeń, działających w równowagowych warunkach transportu, a przepływ i moc elektryczna są zwiększone jako skutek skoncentrowania nośników ładunku w impulsach o małym zasięgu przestrzennym. Maszyna jest odwracalna w takim sensie, że może ona działać albo jako generator termoelektryczny, albo jako chłodnica elektrotermiczna. Zatem, opisuje się specjalne projektowanie nowego termoelektrycznego generatora, spełniającego wymagania działania impulsowego, i układ pozwalający mierzyć parametry termoelektryczne generatorów (impulsowych) działających w stanie niestacjonarnym. Badania wstępne pokazują minimum dwukrotny wzrost dostarczanej mocy elektrycznej przy wykorzystaniu tej samej mocy wejściowej, wtedy gdy pracuje się w trybie impulsowym. Potwierdza się istnienie mniejszej granicznej wartości częstotliwości, przy której moc elektryczne zaczyna się zwiększać w porównaniu z trybem stałoprądowym, a także wyższej granicznej wartości częstotliwości, przy której wzrost jest zbyt mały, aby go uwzględniać. Wszystkie wyniki są mocnym potwierdzeniem teorii “impulsowej termoelektryczności”.

20

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.