विद्युत उर्जेचे थर्मोइलेक्ट्रिक जनरेटर TEG
सामग्री थर्मोइलेक्ट्रिक जनरेटरच्या ऑपरेशनच्या तत्त्वांबद्दल आणि त्यांच्या अनुप्रयोगाच्या क्षेत्रांबद्दल सांगते.
वीज निर्मितीचा सिंहाचा वाटा आता थर्मल पॉवर प्लांटद्वारे तयार केला जातो. जीवाश्म इंधन जाळण्याद्वारे, विद्युत जनरेटरच्या टर्बाइन मध्यवर्ती उष्णता वाहक (सुपरहीटेड स्टीम) च्या सहाय्याने स्टेशनवर गतीमध्ये सेट केल्या जातात. ऊर्जा उत्पादन साखळी जटिल, धोकादायक आणि महाग आहे. परंतु हे आपल्याला उच्च कार्यक्षमतेसह (कार्यक्षमतेने) विद्युत ऊर्जा निर्माण करण्यासाठी शक्तिशाली युनिट्स तयार करण्यास अनुमती देते.
उष्णतेचे विजेमध्ये सहज रुपांतर करण्यासाठी पर्याय आहे का? भौतिकशास्त्र होय म्हणते. टेक म्हणतो, "अद्याप नाही." कोण बरोबर आहे आणि उष्णतेचे ऊर्जेत रूपांतर करण्याच्या मार्गात कोणत्या अडचणी आहेत याबद्दल, या लेखाची सामग्री. उष्णतेचे विद्युत प्रवाहात थेट रूपांतर करण्याची पद्धत 1821 पासून ज्ञात आहे, जेव्हा थर्मोइलेक्ट्रिकिटीची घटना, ज्याला आज सीबेकोव्ह प्रभाव म्हणून ओळखले जाते, शोधले गेले.
जेव्हा दोन भिन्न धातूंचा संपर्क गरम केला जातो तेव्हा तारांच्या टोकांवर संभाव्य फरक उद्भवतो आणि जेव्हा ते बंद होतात तेव्हा सर्किटमधून विद्युत प्रवाह वाहू लागतो. भौतिकशास्त्रज्ञांच्या त्वरीत लक्षात आले की विद्युत् प्रवाहाची तीव्रता थेट सामग्रीच्या प्रकारावर, धातूच्या थंड आणि गरम जंक्शनमधील तापमानातील फरक, धातूची थर्मल चालकता आणि प्रतिकार यावर अवलंबून असते. मोठे तापमान फरक आणि उच्च चालकता विद्युत प्रवाह वाढवते, तर उच्च थर्मल चालकता प्रभाव कमकुवत करते.
उदात्त लोकांसह धातूंचा वापर करून थर्मोइलेक्ट्रिक जनरेटर (TEG) तयार करण्याच्या दीर्घ प्रयत्नांनंतर, ही कल्पना सोडण्यात आली. धातूंचा प्रतिकार कमी असतो, ज्यामुळे स्थानिक थंड आणि गरम जंक्शन वेगळे करणे शक्य होते, परंतु उच्च थर्मल चालकता आणि त्यानुसार, बाहेरून उष्णतेचा प्रवाह घटकांची कार्यक्षमता कमी करते. धातूपासून बनवलेल्या टीईजी घटकांची परिणामी कार्यक्षमता 1-2% पेक्षा जास्त नाही. प्रभाव बराच काळ विसरला गेला आणि भिन्न धातूंचे जंक्शन केवळ मोजण्याच्या तंत्रात वापरले गेले. तापमान मोजण्यासाठी हे परिचित थर्मोकूपल्स आहेत.
आज, पहिल्या जनरेटरचे वंशज भूगर्भशास्त्रज्ञ, पर्यटक आणि दुर्गम भागातील रहिवाशांना सेवा देतात.अशा जनरेटरची शक्ती लहान आहे - 2 ते 20 वॅट्स पर्यंत. मुख्य गॅस पाइपलाइन ते पॉवर टूल्स किंवा पाईप्सच्या कॅथोडिक संरक्षणावर अधिक शक्तिशाली (25 ते 500 डब्ल्यू पर्यंत) जनरेटर स्थापित केले जातात. 1 किलोवॅट किंवा त्याहून अधिक पॉवर वेदर स्टेशन उपकरणांचे जनरेटर, परंतु उच्च-तापमान उष्णता स्त्रोत आवश्यक आहेत: उदाहरणार्थ, गॅस.
किरणोत्सर्गी क्षयच्या उष्णतेचे थेट विजेमध्ये रूपांतर करणार्या विदेशी जनरेटरबद्दल फारसे काही सांगण्यासारखे नाही - एक व्याप्ती आणि संवेदनशील माहिती खूप कमी आहे. हे फक्त ज्ञात आहे की अंतराळातील वैयक्तिक उपग्रह उपकरणांना सतत वीज पुरवठ्यासाठी अशा स्थापनेसह सुसज्ज आहेत.
आधुनिक उत्पादनांचे उदाहरण म्हणून, थर्मोजनरेटर प्रकार B25-12 पॅरामीटर्सचा विचार करा... त्याची आउटपुट विद्युत शक्ती 12V च्या व्होल्टेजवर 25W आहे. हॉट झोनचे कार्यरत तापमान 400 अंशांपेक्षा जास्त नाही, वजन 8.5 किलो पर्यंत आहे, किंमत सुमारे 15,000 रूबल आहे. असे जनरेटर (सामान्यत: किमान 2) गॅस बॉयलरसह स्पेस हीटिंगसाठी वापरले जातात.
त्याच तत्त्वानुसार, 200 वॅट्सच्या शक्तीसह अधिक शक्तिशाली टीईजी मॉडेल. कॉटेज गरम करण्यासाठी गॅस बॉयलरच्या सहाय्याने, ते केवळ बॉयलर आणि वॉटर सर्कुलेशन पंपच्या ऑटोमेशनसाठीच नव्हे तर घरगुती उपकरणे आणि प्रकाशासाठी देखील वीज प्रदान करतात.
त्याची साधेपणा आणि विश्वासार्हता (कोणतेही हलणारे भाग) असूनही, टीईजीचा मोठ्या प्रमाणावर अवलंब केला गेला नाही. याचे कारण अत्यंत कमी कार्यक्षमता आहे, जी अर्धसंवाहक सामग्रीसह 5-7% पेक्षा जास्त नाही. ज्या कंपन्या असे जनरेटर विकसित करतात ते ऑर्डर करण्यासाठी त्यांना लहान बॅचमध्ये बनवतात. मोठ्या प्रमाणावर मागणी नसल्यामुळे उत्पादनांच्या किमती वाढतात.
थर्मल कन्व्हर्टर्ससाठी नवीन सामग्रीच्या स्वरूपासह परिस्थिती बदलू शकते... परंतु आतापर्यंत, विज्ञानाकडे बढाई मारण्यासारखे काहीही नाही: सर्वोत्तम TEG नमुने 20% कार्यक्षमतेचा घटक पार करू शकले नाहीत. या परिस्थितीत, TEG ची जाहिरात माहितीपत्रके, जिथे कार्यक्षमता 90% पेक्षा जास्त असल्याचे घोषित केले आहे, काहीसे मजेदार दिसतात. कदाचित शास्त्रज्ञांनी उत्साही विपणकांकडून शिकण्याची वेळ आली आहे?