Termoelektrik üreteç
| Termoelektrik etki |
|---|
 |
|
Prensipler
|
Termoelektrik üreteç veya termoelektrik jeneratör (ayrıca Seebeck üreteci olarak da adlandırılır), ısı (sıcaklık farkını), doğrudan elektrik enerjisine dönüştüren cihazdır. Bu dönüşüme "Seebeck etkisi" ya da daha genel bir ifade ile termoelektrik etki denir. Normalde bunların verimleri %5-8 arasındadır. Eski Seebeck cihazlarda, iki metalli bağlantılar bulunuyordu ve boyutları büyüktü. Yeni cihazlarda sıcaklığa bağlı olarak, bizmut tellürid (Bi2Te3), kurşun tellürid (PbTe), kalsiyum manganez oksit gibi malzemelerden yapılmış yarı iletken p-n bağlantıları kullanılır. Bunlar katı hal cihazlarıdır ve dinamoların aksine, bunlarda hareketli parça yoktur. Fakat nadir de olsa bazen bir fan veya pompa bulunabilir.
Radyoizotop termoelektrik üreteci, uzay gemisinde elektrik gücü sağlar. Otomotiv termoelektrik üreteci, otomobilde ısı olarak kaybolan enerjiyi kurtarmak için kullanılır.
Kullanımı
Termoelektrik üreteçler çeşitli uygulamalarda kullanılır. Bunlar genellikle, Stirling motoru gibi motorların kullanımının mümkün olmadığı küçük soğutma çevrimi uygulamalarında kullanılır.
- Curiosity kâşif robotu gibi çoğu uzay sondaları, termoelektrik üreteç kullanarak elektrik üretir. Bunların ısı kaynağı bir radyoaktif elementtir. Daha fazla bilgi için: Radyoizotop termoelektrik üretecine bakın.
- Arabalar ve diğer otomobiller (egzozlardan ve soğutma radyatörlerinden) atık ısı yayarlar. Bu ısı enerjisi, bir termoelektrik üreteç olarak kullanılır ve araçtaki yakıt verimliliğini arttırabilir.Daha fazla bilgi için otomotiv termoelektrik üretecine bakın.
- Ayrıca otomobillerdeki atık ısının benzeri ısı, diğer birçok yerlerden de elde edilir. Bunlara endüstriyel süreçler ve odun sobaları, pişirme, yağ ve gazlar gibi ısıtmalar örnek verilebilir.
- Mikroişlemciler atık ısı oluşturur. Araştırmalar bu enerjinin bir kısmının tekrar geri kazanıldığını gösterdi.
- Güneş pilleri, radyasyonun yalnızca yüksek frekans kısmını kullanırken, düşük frekanslı ısı enerjisi kullanılamaz.
Verim
Termoelektrik üreteç normalde, örneğin Stirling motoru gibi mekanik üreteçlerden daha düşüm verime sahiptir. Bunlar aynı ısı akışı için daha az elektrik gücü üretir. Verimi belirleyen ve kısıtlayan faktörler ile ilgili bilgi için cihaz verimine bakın.
Kısıtlamalar
Düşük verim ve yüksek maliyet bir tarafa, çoğu cihazda iki genel problem vardır: üksek çıkış direnci ve zıt termal karakteristikler.
- Yüksek çıkış direnci - Belirli bir çıkış gerilimi elde etmek için, çok büyük bir Seebeck katsayısı (büyük V/°C) gerekir. Bir ortak yaklaşım, birçok termo elemanları seri bağlamak, bir üreteçte etkin çıkış direncinin çok yüksek (>10 Ohm) olmasına neden olur. Bu güç yalnızca, yüksek dirençli yüklerin iletilmesinde verimlidir. Aksi takdirde güç, çıkış direncinde kaybolur. Çok yüksek çıkış empedansına sahip bir üreteç, etkin bir sıcaklık sensörüdür, bir üreteç değildir. Bu problemi çözmek için, bazı ticari cihazlarda elemanların çoğu paralel, birkaçı da seri olarak bağlanır.
- Zıt termal karakteristikler - iyi bir termoelektrik üreteç için düşük termal iletkenlik gerektiğinden dolayı bu, cihazın ısı yaymasını ciddi biçimde söndürebilir. Bunlar yalnızca 200 °C üzerindeki ısı kaynakları için ekonomiktir.