विद्युत ऊर्जा TEG के थर्मोइलेक्ट्रिक जनरेटर
सामग्री थर्मोइलेक्ट्रिक जनरेटर और उनके आवेदन के क्षेत्रों के संचालन के सिद्धांतों के बारे में बताती है।
बिजली का शेर का हिस्सा अब ताप विद्युत संयंत्रों द्वारा उत्पादित किया जाता है। जीवाश्म ईंधन को जलाने से, स्टेशनों पर विद्युत जनरेटर के टर्बाइनों को एक मध्यवर्ती ताप वाहक (सुपरहीट स्टीम) के माध्यम से गति में सेट किया जाता है। ऊर्जा उत्पादन श्रृंखला जटिल, खतरनाक और महंगी है। लेकिन यह आपको उच्च दक्षता (दक्षता) के साथ विद्युत ऊर्जा उत्पन्न करने के लिए शक्तिशाली इकाइयां बनाने की अनुमति देता है।
क्या गर्मी को बिजली में आसानी से बदलने का कोई विकल्प है? भौतिकी हाँ कहती है। टेक कहते हैं, "अभी तक नहीं।" गर्मी को ऊर्जा में बदलने के रास्ते में कौन सही है और क्या कठिनाइयाँ हैं, इस लेख की सामग्री। विद्युत प्रवाह में ऊष्मा के सीधे रूपांतरण की विधि 1821 से ज्ञात है, जब थर्मोइलेक्ट्रिकिटी की घटना, जिसे आज सीबेकोव प्रभाव के रूप में जाना जाता है, की खोज की गई थी।
जब दो असमान धातुओं के संपर्क को गर्म किया जाता है, तो तारों के सिरों पर एक संभावित अंतर उत्पन्न होता है, और जब वे बंद हो जाते हैं, तो सर्किट से करंट प्रवाहित होने लगता है। भौतिकविदों ने जल्दी से महसूस किया कि वर्तमान का परिमाण सीधे सामग्री के प्रकार, धातु के ठंडे और गर्म जंक्शनों के बीच तापमान अंतर, तापीय चालकता और धातुओं के प्रतिरोध पर निर्भर करता है। बड़े तापमान के अंतर और उच्च चालकता धारा को बढ़ाते हैं, जबकि उच्च तापीय चालकता प्रभाव को कमजोर करती है।
महान लोगों सहित धातुओं का उपयोग करके थर्मोइलेक्ट्रिक जनरेटर (TEG) बनाने के लंबे प्रयासों के बाद, इस विचार को छोड़ दिया गया। धातुओं में कम प्रतिरोध होता है, जो स्थानिक ठंड और गर्म जंक्शन को अलग करना संभव बनाता है, लेकिन उच्च तापीय चालकता और, तदनुसार, बाहर से गर्मी का प्रवाह तत्वों की दक्षता को कम करता है। धातुओं से बने TEG तत्वों की परिणामी दक्षता 1-2% से अधिक नहीं होती है। इस प्रभाव को लंबे समय तक भुला दिया गया और भिन्न धातुओं के संधियों का उपयोग केवल मापने की तकनीक में किया गया। तापमान मापने के लिए ये परिचित थर्मोकपल हैं।
आज, पहले जनरेटर के वंशज भूवैज्ञानिकों, पर्यटकों और दूरदराज के इलाकों के निवासियों की सेवा करते हैं।ऐसे जनरेटर की शक्ति छोटी है - 2 से 20 वाट तक। अधिक शक्तिशाली (25 से 500 डब्ल्यू तक) जनरेटर मुख्य गैस पाइपलाइनों पर बिजली उपकरण या पाइपों के कैथोडिक संरक्षण के लिए स्थापित किए जाते हैं। 1 kW या अधिक बिजली वाले मौसम स्टेशन उपकरण के जनरेटर, लेकिन उच्च तापमान वाले ताप स्रोतों की आवश्यकता होती है: उदाहरण के लिए, गैस।
विदेशी जनरेटर के बारे में कहने के लिए बहुत कुछ नहीं है जो रेडियोधर्मी क्षय की गर्मी को सीधे बिजली में परिवर्तित करता है - एक दायरा और संवेदनशील जानकारी बहुत संकीर्ण है। यह केवल ज्ञात है कि अंतरिक्ष में अलग-अलग उपग्रह उपकरणों को निरंतर बिजली आपूर्ति के लिए ऐसे प्रतिष्ठानों से सुसज्जित हैं।
आधुनिक उत्पादों के एक उदाहरण के रूप में, मापदंडों पर विचार करें थर्मोजेनरेटर प्रकार B25-12... इसकी आउटपुट विद्युत शक्ति 12V के वोल्टेज पर 25W है। गर्म क्षेत्र का कार्य तापमान 400 डिग्री से अधिक नहीं है, वजन 8.5 किलोग्राम तक है, कीमत लगभग 15,000 रूबल है। ऐसे जनरेटर (आमतौर पर कम से कम 2) अंतरिक्ष हीटिंग के लिए गैस बॉयलर के साथ मिलकर उपयोग किए जाते हैं।
उसी सिद्धांत के अनुसार, 200 वाट की शक्ति वाले अधिक शक्तिशाली टीईजी मॉडल। हीटिंग कॉटेज के लिए गैस बॉयलर के साथ मिलकर, वे न केवल बॉयलर और जल परिसंचरण पंप के स्वचालन के लिए, बल्कि घरेलू उपकरणों और प्रकाश व्यवस्था के लिए भी बिजली प्रदान करते हैं।
इसकी सादगी और विश्वसनीयता के बावजूद (कोई हिलता हुआ भाग नहीं), TEG को व्यापक रूप से नहीं अपनाया गया है। इसका कारण बेहद कम दक्षता है, जो अर्धचालक पदार्थों के साथ भी 5-7% से अधिक नहीं है। ऐसे जनरेटर विकसित करने वाली कंपनियां उन्हें ऑर्डर करने के लिए छोटे बैचों में बनाती हैं। बड़े पैमाने पर मांग की कमी से उच्च उत्पाद की कीमतें बढ़ जाती हैं।
थर्मल कन्वर्टर्स के लिए नई सामग्री के आगमन के साथ स्थिति बदल सकती है... लेकिन अभी तक, विज्ञान के पास डींग मारने के लिए कुछ भी नहीं है: सर्वश्रेष्ठ टीईजी नमूने 20% दक्षता कारक को पारित करने में कामयाब नहीं हुए हैं। इस स्थिति में, TEG के विज्ञापन ब्रोशर, जहाँ दक्षता को 90% से अधिक घोषित किया जाता है, कुछ मज़ेदार लगते हैं। शायद यह वैज्ञानिकों के लिए जोशीले विपणक से सीखने का समय है?