Возобновляемые источники энергии: новые возможности использования термоэлектрических генераторов

Шелехов Игорь Юрьевич , Дорофеева Наталья Леонидовна , Смирнов Евгений Игоревич , Дорофеева Анна Андреевна

2020 / Том 10, номер 3(34) 2020 [ ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ. СТРОИТЕЛЬСТВО ]

В работе представлен анализ применения новых технологий при конструировании термоэлектрических систем, представлены результаты сравнительного анализа классических термоэлектрических систем и термоэлектрических систем с пространственной ориентацией теплопередающих сторон. Новые термоэлектрические системы начинают конкурировать с традиционными способами преобразования энергии до нескольких сотен ватт. Для расширения спектра применения термоэлектрических систем необходимо использовать новые методы проектирования и новые конструктивные решения, что позволит более эффективно преобразовывать тепловые потери в полезную энергию для дальнейшего применения. Данная работа знакомит с результатами сравнительного анализа работы классического термоэлектрического модуля и термоэлектрического модуля с пространственной ориентацией сторон. Показано, что эффективность термоэлектрического модуля с пространственной ориентацией сторон при токе в 4А на 36% выше по сравнению с классическим термоэлектрическим модулем и на 43% выше при токе в 8А. Результаты исследования показали, что на эффективность работы термоэлектрических модулей в большей степени влияют не электрофизические характеристики термоэлектрических спаев, а технические решения при конструировании и проектировании. Исследования показали, что дальнейшие работы по увеличению эффективности термоэлектрических систем должны вестись в области совершенствования конструкций термоэлектрических модулей. Новая технология изготовления термоэлектрических модулей позволяет целиком избавиться от взаимного воздействия нагреваемых и остужаемых поверхностей друг на друга и в довольно широких размерах увеличить площадь рассеивания тепла. Возможность выработки более высоких значений мощностей значительно повышает эффективность термоэлектрических модулей и дает им возможность расширить сферу своего применения, заняв территорию традиционных тепловых насосов.

Ключевые слова:

термоэлектрические устройства,устройства преобразования,преобразование энергии,энергоэффективность

Библиографический список:

1. Сонина Е.А. Инвестиции в возобновляемую энергетику // Молодой ученый. 2015. № 10 (90). С. 800-806.
2. Елистратов В.В. Опыт внедрения ВИЭ в мире и России // Академия энергетики. 2009. № 2 (28). С. 56-66.
3. Zhao D., Tan G. A review of thermoelectric cooling: Materials, modeling and applications // Applied Thermal Engineering. 2014. Vol. 66. № 1-2. P. 15-24. https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2014.01.074
4. Tan G., Zhao D. Study of a thermoelectric space cooling system integrated with phase change material // Applied Thermal Engineering. 2015. Vol. 86. P. 187-198. https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2015.04.054
5. Anatychuk L.I., Prybyla A.V. Optimization of power supply system of thermoelectric liquidliquid pump // Journal of thermoelectricity. 2015. Vol. 6. P. 51-56.
6. Enescu D., Virjoghe E. A review on thermoelectric cooling parameters and performance // Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2014. Vol. 38. P. 903-916. https://doi.org/10.1016/j.rser.2014.07.045
7. Anatychuk L.I., Prybyla A.V. Camparative analysis of thermoelectric and compression heat pumps for individual air-conditioners // Journal of thermoelectricity. 2016. Vol. 2. P. 31-39.
8. Марченко А.С., Сулин А.Б. Эффективные решения теплообменников для термоэлектрических трансформаторов теплоты // Вестник Дагестанского государственного технического университета. Технические науки. 2016. Т. 43. № 4. С. 63-72. https://doi.org/10.21822/2073-6185-2016-43-4-63-72
9. Исмаилов Т.А., Мирземагомедова М.М. Исмаилов Т.А., Мирземагомедова М.М. Исследование стационарных режимов работы термоэлектрических теплообменных устройств // Вестник Дагестанского государственного технического университета. Технические науки. 2016. Т. 40. № 1. C. 23-30. https://doi.org/10.21822/2073-6185-2016-40-1-23-30
10. Gang Ping Tan, Dongliang Zhao. Study of a thermoelectric space cooling system integrated with phase change material // Applied Thermal Engineering. 2015. Vol. 86. P. 187-198. https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2015.04.054
11. Syed Ihtshamul Haq Gilani, Muhammad Hammad Khan, William Pao. Thermal Comfort Analysis of PMV Model Prediction in Air Conditioned and Naturally Ventilated Buildings // Energy Procedia. 2015. Vol. 75. P. 1373-1379. https://doi.org/10.1016/j.egypro.2015.07.218
12. Benn S.P., Poplaski L.M., Faghri A., Bergman Th.L. Analysis of thermosyphon/heat pipe integration for feasibility of dry cooling for thermoelectric power generation // Applied Thermal Engineering. 2016. Vol. 104. P. 358-374. https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2016.05.045
13. Date A., Date A., Dixon Ch., Akbarzadeh A. Theoretical and experimental study on heat pipe cooled thermoelectric generators with water heating using concentrated solar thermal energy. Solar Energy. 2014. Vol. 105. P. 656-668. https://doi.org/10.1016/j.solener.2014.04.016
14. Пат. № 2663748, РФ, МПК H01L35/32. Пространственно ориентированный термоэлектрический модуль и способ его изготовления / И.Ю. Шелехов, Е.И. Смирнов, К.П. Кашко, И.В. Шелехова; заявитель и патентообладатель ООО «Термостат+». № 2015153586; заявл. 14.12.2015; опубл. 28.02.2017, Бюл. № 7. 11 с.
15. Sarkar A., Mahapatra S.K. Role of surface radiation on the functionality of thermoelectric cooler with heat sink // Applied Thermal Engineering. 2014. Vol. 69. Iss. 1-2. P. 39-45. https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2014.04.025
16. Xiao Wang, Jianlin Yu, Ming Ma. Optimization of heat sink configuration for thermoelectric coolingsystem based on entropy generation analysis. International Journal of Heat and Mass Transfer. 2013. Vol. 63. P. 361-365.
17. Lin Zhu, Hongbo Tan, Jianlin Yu. Analysis on optimal heat exchanger size of thermoelectric cooler for electronic cooling applications // Energy Conversion and Management. 2013. Vol. 76. P. 685-690. https://doi.org/10.1016/j.enconman.2013.08.014
18. Шелехов И.Ю., Смирнов Е.И., Рупосов В.Л., Шишелова Т.И. Опыт использования термоэлектрических генераторов // Фундаментальные исследования. 2013. № 11 (5). С. 919-923.
19. Шелехов И.Ю., Смирнов Е.И., Иноземцев В.П., Федорова Е.Д. Анализ возможности использования термоэлектрических генераторов в системах вентиляции // Научное обозрение. 2015. № 8. С. 67-74.
20. Шелехов И.Ю., Смирнов Е. И., Иноземцев В. П. Перспективы применения термоэлектрических генераторов в ЖКХ // Научное обозрение. 2016. № 13. С. 85-88.

Файлы:

• статья (скачать | просмотреть) - скачано 69 раз