Un generador termoelèctric (TEG) és un tipus de 'dispositiu d'energia lliure' que té la propietat de convertint la temperatura en electricitat . En aquest post aprenem una mica sobre aquest concepte i esbrinem com podem utilitzar-lo per generar electricitat a partir de calor i fred.
Què és TEG
En un dels meus articles anteriors ja he explicat un concepte similar pel que fa a com fer una nevera petita amb un dispositiu Peltier
Un dispositiu Peltier també és bàsicament un TEG dissenyat per generar electricitat a partir d’una diferència de temperatura. Un dispositiu termoelèctric és força similar a un termoparell , l'única diferència està en la composició de les dues contraparts.
En un TEG s’utilitzen dos materials semiconductors diferents (p-n) per a l’efecte, mentre que un termopar funciona amb dos metalls diferents per al mateix, tot i que un termoparell pot requerir una diferència de temperatura substancialment més gran en comparació amb la versió més petita de TEG.
També conegut popularment com l’efecte ‘Seebeck’, permet a un dispositiu TEG inicialitzar la generació d’electricitat quan està sotmès a una diferència de temperatura entre els seus reversos. Això passa a causa de l'estructura interna especialment configurada del dispositiu que utilitza un parell de semiconductors dopats per al procés.
L'efecte Seebeck
Segons el principi de Seebeck, quan els dos materials semiconductors estan sotmesos a dos nivells de temperatura extrems, inicia un moviment d'electrons a través de la unió p-n que resulta en el desenvolupament d'una diferència de potencial a través dels terminals externs dels materials.
Tot i que el concepte sembla increïble, totes les coses bones tenen un inconvenient inherent i també en aquest efecte el fan relativament ineficient.
La necessitat d’una diferència extrema de temperatures a través dels seus dos costats es converteix en la part més difícil del sistema, perquè escalfar un dels costats també implica que l’altre costat també s’escalfaria, cosa que acabaria provocant zero electricitat i un dispositiu TEG danyat.
Per tal d’assegurar una resposta òptima i per iniciar el flux d’electrons, un material semiconductor a l’interior del TEG ha d’estar calent i, alhora, l’altre semiconductor s’ha de mantenir allunyat d’aquesta calor assegurant un refredament adequat des del costat del comptador. Aquesta criticitat fa que el concepte sigui una mica maldestre i ineficient.
Malgrat tot, el concepte TEG és quelcom que fins ara és exclusiu i no és factible mitjançant cap altre sistema, i aquesta singularitat d’aquest concepte el fa molt interessant i val la pena experimentar-lo.
Circuit TEG mitjançant díodes rectificadors
He intentat dissenyar un circuit TEG utilitzant díodes ordinaris, tot i que no estic segur de si funcionarà o no, espero que es puguin obtenir alguns resultats positius amb aquesta configuració i que pugui millorar.
Referint-nos a les xifres, podem assistir a un senzill conjunt de díodes subjectat amb dissipadors. Els díodes són díodes tipus 6A4, he seleccionat aquests díodes més grans per tal d’adquirir una superfície més gran i una millor taxa de conducció.
Diode 6A4
El senzill circuit generador termoelèctric configurat anteriorment es podria utilitzar per generar electricitat a partir de calor residual, aplicant adequadament els graus de diferència de calor requerits a les plaques conductores de calor indicades.
La figura del costat dret mostra molts díodes connectats en connexions paral·leles en sèrie per aconseguir una major eficiència i una acumulació proporcionalment més alta de diferències de potencial a la sortida.
Per què utilitzar un díode per fer un TEG?
He suposat que els díodes funcionarien per a aquesta aplicació, ja que els díodes són les unitats semiconductores fonamentals que consisteixen en un material dopat p-n incrustat dins dels seus dos cables terminals .
Això també implica que els dos extrems estan compostos específicament per diversos materials que faciliten una aplicació més fàcil de la temperatura per separat dels dos extrems oposats.
Molts d'aquests mòduls es podrien construir i connectar en combinacions paral·leles en sèrie per aconseguir taxes de conversió més altes, i aquesta aplicació es podria implementar també mitjançant calor solar. El costat que s’ha de refredar es podria aconseguir mitjançant un refredament per aire o mitjançant un sistema millorat refredament per aire evaporatiu des de l’atmosfera per augmentar la taxa d’eficiència.
Anterior: Circuit del detector de metalls del sòl profund: escàner de terra Següent: Energia lliure de la placa de cuina d’inducció
