ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΤΗΣ ΘΕΡΜΟΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ


Η αντιστρεπτότητα του φαινομένου Peltier, επιτρέπει την χρήση των ΤΕ modules τόσο για εφαρμογές ψύξης με την παροχή ρεύματος, όσο και για εφαρμογές παραγωγής ηλεκτρικής ισχύος με την εφαρμογή θερμοκρασιακής διαφοράς ανάμεσα στις δύο επιφάνειες του module. Αν και θεωρητικά θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί το ίδιο TE module και για τις δύο περιπτώσεις, αυτό γίνεται σπάνια.  Συνήθως για την περίπτωση παραγωγής ηλεκτρικής ισχύος, κατασκευάζονται από τις εταιρείες διαφορετικού τύπου modules (TEGs) με τη χρήση βελτιστοποιημένων θερμοηλεκτρικών υλικών για την εφαρμογή αυτή.

Στις εφαρμογές ψύξης, με δεδομένα την ακόμη σχετικά μικρή απόδοση και υψηλό κόστος των TECs, η χρήση τους έχει ορισμένα ισχυρά πλεονεκτήματα απέναντι στις συμβατικές διατάξεις ψύξης με συμπιεστή και σε ορισμένες περιπτώσεις η εφαρμογή τους είναι μονόδρομος:

  • Είναι ολοκληρωμένες ψυκτικές διατάξεις που απαιτούν ελάχιστο χώρο έχοντας πολύ μικρό βάρος και όγκο.
  • Δεν έχουν κινούμενα μέρη, επομένως απαιτείται ελάχιστη συντήρηση.
  • Η διάρκεια ζωής τους ξεπερνά τις 100.000 ώρες.
  • Δεν περιέχουν χλωροφθοράνθρακες ή άλλα υλικά που χρειάζονται περιοδική αναπλήρωση και έχουν περιβαλλοντολογικές συνέπειες.
  • Μπορεί να επιτευχθεί πολύ ακριβής έλεγχος της θερμοκρασίας (με ακρίβεια 1 0F) με τη χρήση κατάλληλων κυκλωμάτων υποστήριξης.
  • Η λειτουργία τους δεν εξαρτάται από την θέση και την κλίση που είναι τοποθετημένα.
  • Μπορούν να λειτουργήσουν σε συνθήκες κενού.
  • Χρησιμοποιούν συνεχές ρεύμα χαμηλής τάσης, που σε ορισμένες εφαρμογές είναι εύκολα διαθέσιμο.
  • Η λειτουργία τους είναι εύκολα αντιστρέψιμη. Με αλλαγή της πολικότητας του ρεύματος, μπορούν να λειτουργήσουν ως θερμαντήρες (heaters).

Ο αριθμός και η ποικιλία των χρήσεων των TECs είναι συνεχώς αυξανόμενος. Εφαρμογές τους συναντώνται στην ψύξη ολοκληρωμένων κυκλωμάτων, σε κλιματιστικά μικρών χώρων και θαλάμων, εργαστηριακές πλάκες ψύξης και θέρμανσης (solid-state air/plate heat pumps), σε ψύκτες νερού, υγρών και αναψυκτικών, σε εφαρμογές laser, σε όργανα ακριβείας και ελέγχου. Η συμβατότητα των TECs με την τάση του αυτοκινήτου, τα καθιστά ιδιαίτερα κατάλληλα για εφαρμογές μικρών ψυκτικών διατάξεων αυτοκινήτου.


Εφαρμογές ψύξης με TEC [melcor thermal solutions]

Τα πλεονεκτήματα που αναφέρθηκαν προηγούμενα, ισχύουν και για την χρήση των ΤΕ modules ως πηγών ηλεκτρικής ισχύος, με το πρόσθετο πλεονέκτημα της μη εκπομπής διοξειδίου του άνθρακα. Σε περιπτώσεις μετατροπής απορριπτόμενης θερμικής ενέργειας σε ηλεκτρική και σε απομακρυσμένες περιοχές εκτός δικτύου, όπου χρειάζεται ηλεκτρική ενέργεια, η χρήση τους μπορεί να αποβεί συμφέρουσα, παρά τον μικρό τους βαθμό απόδοσης.  Έτσι υπάρχουν εκτεταμένες εφαρμογές των TEGs στην διαστημική τεχνολογία και φαίνεται πολύ πιθανή η χρήση τους για ανάκτηση απορριπτόμενης ενέργειας από θερμοηλεκτρικούς σταθμούς παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας και από τους κινητήρες εσωτερικής καύσης των αυτοκινήτων.


Εφαρμογές παραγωγής ηλεκτρικής ισχύος με TEG:
α) Θερμοηλεκτρική γεννήτρια ραδιοϊσοτόπου για παροχή ηλεκτρισμού σε αποστολή στον πλανήτη Άρη [nasa.gov] β) Ρολόι χεριού που λειτουργεί με την θερμότητα του χεριού [citizen.com]

Σε κάθε περίπτωση, για την αποδοτική εφαρμογή των ΤΕ modules ως TEGs, απαιτείται πέρα από την πηγή θερμότητας και η αποτελεσματική απαγωγή της, και η όλη σχεδίαση της διάταξης αποτελεί μια πρόκληση για τους σχεδιαστές. Επιπλέον για την απόδοση της μέγιστης ισχύος, πρέπει η αντίσταση του ηλεκτρικού φορτίου να εξισωθεί με την αντίσταση του TEG. Αυτό σημαίνει ότι πρέπει να επιλεγεί ο βέλτιστος συνδυασμός  των παράλληλα και σε σειρά συνδεδεμένων TE modules. Ακόμη, η όλη διάταξη θα πρέπει να σχεδιαστεί για την χειρότερη περίπτωση ΔΤ, και να ληφθεί πρόβλεψη ότι η θερμή πλευρά δεν θα ξεπεράσει την μέγιστη θερμοκρασία λειτουργίας του TEG.

Αναφορές

 

 

Επιστροφή στην αρχή

  
 
 
Copyright © 2008 ATHENA-2 Lab. All Rights Reserved.