Створено 05.04.2013 22:47 Олександр Іващенко
Велика частина енергії, яку ми виробляємо, зникає в повітрі, залишаючись невикористаною. Тонкі термоелектричні генератори можуть допомогти задіяти цей потенціал всюди, де проводиться електрику за рахунок різниці температур. Однак до сих пір їх виробництво не виходило з лабораторій і коштувало досить дорого. У той же час існує дефіцит матеріалів для виробництва таких пристроїв. На Ганноверського ярмарку був представлений новий ефективний процес виробництва термоелектричних генераторів у вигляді компонентів з великою площею з нетоксичних синтетичних матеріалів.
Всім нам знайомі гігантські білі хмари пари, що піднімаються з охолоджувальних веж електростанцій. Цей пейзаж є неефективну витрату енергії, так як великим електростанціям рідко вдається конвертувати більш ніж 40% виробленої теплової енергії в електричну . Залишок енергії залишається невикористаним головним чином через неефективних охолоджуючих систем. Одним з рішень для усунення такої витрати енергії є термоелектрика. Ця область фізики вивчає генерування електрики за рахунок різниці температур і це безпосередньо стосується охолоджуючих конструкцій, де температурний диференціал може бути значним.
«Термоелектричні генератори (Thermoelectric generators (TEG) - прим. FacePla.net) в даний час мають показник ефективності близько 8%. Це дуже маленька цифра. Але якщо ми досягнемо успіху в виробництві TEG, зробимо його дешевим і великомасштабним, з гнучких матеріалів, то ми зможемо знайти їм широке застосування в охолоджуючих конструкціях великих станцій. В цьому випадку, при значних обсягах виробленої енергії на великих електростанціях, ми зможемо генерувати величезні кількості електрики », говорить Aljoscha Roch, доктор в Інституті Фраунгофера (Fraunhofer Institute for Material and Beam Technology IWS) в м Дрезден.
Доктор Aljoscha Roch зі своїми колегами, зуміли здійснити значний крок на шляху до цієї мети. Вчені досягли успіху у виробництві TEG за допомогою друкарських процесів. Мініатюрні генератори можуть бути проведені не тільки з високим ступенем ефективності на великих площах і у вигляді гнучких структур, але також з використанням екологічно чистих матеріалів. «На сьогоднішній день TEG виробляються вручну з токсичних компонентів, що містять свинець. Ми використовуємо технології 3 D друку і нешкідливі полімери », пояснює Roch.
Нова технологія друку працює за аналогією зі струменевим принтером. Відмінність в тому, що замість чорнила видавлюється термоелектрична полімерна паста, формуючи шари товщиною 20-30 мікрометрів. «Термоелектрогенераторов повинні бути певної товщини, для виникнення в них електричної напруги від різниці температур. Доступні 3 D технології добре підходять для досягнення необхідних товщини », говорить Roch. Дослідники з Інституту Фраунгофера вперше продемонстрували друкований TEG на моделі охолоджуючої вежі під час Ганноверського ярмарку.
Гарячий пар активує електрони в генераторі, негативно заряджені частинки мігрують на холодну сторону, і виникає різниця напруг між шарами TEG. Навіть незначний температурний диференціал в один градус достатній для виникнення електричного струму. Цей ефект був відомий фізикам майже 200 років, але через дефіцит ефективних методів виробництва та відповідних матеріалів не був втілений в життя. TEG панелі ручного виробництва використовуються в космічній індустрії і деяких тестах автомобільного виробництва. Наприклад, змонтовані на вихлопну трубу транспортного засобу, ці пристрої виробляють електрику для авто-електроніки. Вже були продемонстровані показники в 600Вт вихідної потужності, що еквівалентно 6 лампочок розжарювання. Якщо застосувати цей ефект до мільйонів автомобілів на дорогах то за допомогою TEG можна буде згенерувати кілька тисяч мільйонів кіловат годин.
Автомобілі та охолоджуючі вежі електростанцій - тільки два приклади з багатьох. «В принципі, тепло виробляється в роботі будь-якої технічної установки. З TEG, змонтованому на промислових виробничих лініях, в каналізації, великих дата центрах або на будь-яких типах систем вихлопу, можна генерувати колосальні обсяги електрики », говорить Roch.
джерело: Fraunhofer .
