In der Physik wissen wir, dass Energie weder geschaffen noch zerstört werden kann, sie kann nur ihre Form ändern.Die Ingenieure suchen nach Möglichkeiten, Energie in nützlichere Formen umzuwandeln..
Die thermische Energieerzeugung ist ein gutes Beispiel, das Wärme direkt in elektrische Energie umwandeln kann. Dieser Effekt wurde erstmals von Thomas Seebeck entdeckt und ist heute als Seebeck-Effekt bekannt.mit einer Breite von mehr als 20 mm,Es dauerte bis zum 20. Jahrhundert, bis diese Festkörpergeräte in ihren praktischen Anwendungen erhebliche Fortschritte machten, wobei die ersten kommerziellen Versionen in den 1960er Jahren erschienen.TEG hat viele verschiedene Anwendungsfelder.
Grundkenntnisse des TEG-Moduls
Das Arbeitsprinzip des thermoelektrischen Generatormoduls (normalerweise TEG genannt) besteht darin, Temperaturunterschiede in Spannung umzuwandeln und umgekehrt.Diese Eigenschaft nennt man thermoelektrischen Effekt., der drei miteinander verbundene Teile umfasst: 1) Seebeck-Effekt, der durch Temperaturgradienten Strom erzeugt;2) Der Peltier-Effekt bezieht sich auf die Absorption oder Freisetzung von Wärme, wenn Strom durch zwei verschiedene Materialien fließt3) Der Thomson-Effekt bezieht sich auf die Erzeugung oder Absorption von Wärme auf der Grundlage der Stromflussrichtung.
Ein häufiger Verwirrungspunkt in der thermoelektrischen Technologie ist der Unterschied zwischen thermoelektrischen Generatoren (TEG) und thermoelektrischen Kühlgeräten (TEC).TEG nutzt den Seebeck-Effekt, um durch Wärme Strom zu erzeugen, während TEC den Peltier-Effekt nutzt, um Kühlung zu gewährleisten oder eine stabile Temperatur zu erhalten.TEG kann hohe Temperaturunterschiede und effiziente Leistung erzielen, während TEC Materialien wie Keramik und Kupfer zur Optimierung der Wärmeleitung verwendet.
Wenn es darum geht, mit thermischer Energie Strom zu erzeugen, ist das TEG-Modul die richtige Wahl, da TEC- oder Peltier-Module für die Kühlung oder Temperaturstabilität effektiver sind.Same Sky stellt sowohl TEG- als auch Peltier-Module bereit, wodurch die Auswahl geeigneter Geräte entsprechend den Konstruktionsbedürfnissen erleichtert wird.
In modernen thermoelektrischen Generatoren (TEG) wird elektrische Energie erzeugt, wenn eine Temperaturdifferenz zwischen der heißen und der kalten Oberfläche besteht.Zwischen zwei Platten werden mehrere Paare von Halbleitern des Typs n und des Typs p (in der Regel aus Bismut-Tellurid) platziert (Abbildung 1).In Materialien des n-Types fließen Elektronen von der heißen zur kalten Seite, während in Materialien des p-Types die Bewegung durch die Migration von Löchern (d. h. Elektronenräumen) in die gleiche Richtung verursacht wird.Diese beiden Ströme erzeugen gemeinsam Spannung, und je größer der Temperaturunterschied, desto höher die Ausgangsspannung.
TEG ist besonders nützlich in Situationen, in denen Wärmeabfälle auftreten können, z. B. in der industriellen Produktion, da es hilft, verlorene Energie zurückzugewinnen.Zum Beispiel:, wenn nicht genügend Sonnenlicht vorhanden ist, wird die durch den radioaktiven Zerfall erzeugte Wärme in elektrische Energie umgewandelt, um Strom für Raumsonden zu liefern.
Gemeinsame Strukturen von TEG-Modulen
Abbildung 1: Gemeinsame Struktur des TEG-Moduls (Bildquelle: Same Sky)
Vor- und Nachteile von TEG
Der Hauptvorteil thermoelektrischer Halbleiter-Stromerzeugungsmodule (TEG) besteht in ihrer Fähigkeit, Abwärme in nutzbare elektrische Energie umzuwandeln.die hilft, Energie einzufangen, die sonst verloren gehen würdeDaher sind TEG-Module nicht nur praktisch, sondern auch umweltfreundlich.
Da es sich bei TEG um ein Festkörpergerät handelt, gibt es keine beweglichen Teile, was bedeutet, dass dieses Modul kein hörbares Rauschen hat, robust und langlebig ist und fast keine Wartung erfordert.Dieses Modul hat ein kompaktes Aussehen, kann in kleinen Räumen installiert werden und bietet mehrere Spannungen und Ströme, ohne sich auf traditionelle Stromnetze zu verlassen, um zuverlässige Energie zu liefern.Dies macht TEG zu einer idealen Wahl für Ferngeräte oder alternative Batteriesysteme.
Obwohl thermoelektrische Generatoren (TEG) eine zuverlässige Stromquelle liefern, haben sie auch Konstruktionsbeschränkungen.Die Leistung dieses Generators hängt weitgehend von starken Temperaturunterschieden abAußerdem ist die Umwandlungseffizienz von TEG in der Regel gering, typischerweise etwa 10%.Dies ist im Vergleich zu vielen anderen Energietechnologien nicht hoch..
Hauptkriterien für die Auswahl von TEG
Bei der Integration von thermoelektrischen Generatormodulen (TEG) in das System müssen die wichtigsten Spezifikationen berücksichtigt werden, die ihre Leistung direkt beeinflussen.Der wichtigste Faktor für den Betrieb eines Generators ist die Temperaturdifferenz zwischen der heißen und der kalten Oberfläche (in der Regel als Δ T bezeichnet)Obwohl sich dies auf die Stromerzeugung von TEG auswirkt, wird sie in der Datentabelle nicht immer auf diese Weise angezeigt.die höchste sichere Betriebstemperatur, die dazu beiträgt, extreme Bedingungen zu bestimmen, die jedoch nicht unbedingt die optimalen Betriebsbedingungen darstellen.
Weitere nützliche Spezifikationen sind offene Schaltungsspannung, abgestimmte Lastspannung, Strom, Widerstand und Leistung.Die Leistung des thermoelektrischen Generators unter tatsächlichen thermischen und elektrischen Belastungen kann ermittelt werden.In Datentabellen (z. B. der Datentabelle von Same Sky) werden diese Informationen in der Regel in Form von Tabellen (Abbildung 2) und Leistungsdiagrammen (Abbildung 3) angezeigt, um das Design auf Systemebene zu erleichtern.