En physique, nous savons que l'énergie ne peut ni être créée ni détruite, elle ne peut que changer de forme.qui incite les ingénieurs à trouver des moyens de convertir l'énergie en formes plus utiles.
La production d'énergie thermique est un bon exemple, qui peut directement convertir la chaleur en énergie électrique.qui a été appliquée à des dispositifs appelés générateurs thermoélectriques (GTE)Ce n'est qu'au XXe siècle que ces appareils à l'état solide ont fait des progrès significatifs dans les applications pratiques, les premières versions commerciales apparaissant dans les années 1960.Le TEG est entré dans de nombreux domaines d'application.
Connaissances de base du module TEG
Le principe de fonctionnement du module de générateur thermoélectrique (généralement appelé TEG) est de convertir la différence de température en tension et vice versa.Cette caractéristique est appelée effet thermoélectrique., qui comprend trois parties connexes: 1) l'effet Seebeck, qui génère de l'électricité par gradient de température;2) L'effet Peltier fait référence à l'absorption ou à la libération de chaleur lorsque le courant traverse deux matériaux différents.; 3) L'effet Thomson fait référence à la production ou à l'absorption de chaleur en fonction de la direction du débit de courant.
Un point commun de confusion dans la technologie thermoélectrique est la différence entre les générateurs thermoélectriques (TEG) et les refroidisseurs thermoélectriques (TEC).TEG utilise l'effet Seebeck pour générer de l'électricité par la chaleur, tandis que TEC utilise l'effet Peltier pour fournir un refroidissement ou maintenir une température stable.TEG peut obtenir des différentiels de température élevés et une puissance de sortie efficace, tandis que TEC utilise des matériaux tels que la céramique et le cuivre pour optimiser la conduction thermique.
En fait, si l'objectif est de produire de l'électricité à l'aide d'énergie thermique, alors le module TEG est le bon choix.Same Sky fournit à la fois des modules TEG et des modules Peltier, ce qui facilite la sélection des dispositifs appropriés en fonction des besoins de conception.
Dans les générateurs thermoélectriques modernes (TEG), l'énergie électrique est générée lorsqu'il y a une différence de température entre les surfaces chaudes et froides.plusieurs paires de semi-conducteurs de type n et de type p (généralement en tellurure de bismuth) sont placées entre deux plaques (figure 1)Dans les matériaux de type n, les électrons circulent du côté chaud vers le côté froid, tandis que dans les matériaux de type p, le mouvement est causé par la migration des trous (c'est-à-dire des espaces libres d'électrons) dans la même direction.Ces deux courants génèrent conjointement une tension, et plus la différence de température est grande, plus la tension de sortie est élevée.
Le TEG est particulièrement utile dans les situations où des déchets de chaleur peuvent survenir, comme dans la production industrielle, car il aide à récupérer l'énergie perdue.Par exemple:, lorsque la lumière du soleil est insuffisante, la chaleur générée par la désintégration radioactive est convertie en énergie électrique pour alimenter les sondes spatiales.
Structures communes des modules TEG
Figure 1: Structure commune du module TEG (source de l'image: même ciel)
Avantages et inconvénients du TEG
Le principal avantage des modules de production d'énergie par semi-conducteurs thermoélectriques (TEG) est leur capacité à convertir la chaleur résiduelle en énergie électrique utilisable,qui aide à capturer l'énergie qui serait autrement perduePar conséquent, les modules TEG sont non seulement pratiques, mais aussi respectueux de l'environnement.
Comme le TEG est un dispositif à l'état solide, il n'y a pas de pièces mobiles, ce qui signifie que ce module n'a pas de bruit audible, est robuste et durable et ne nécessite presque aucune maintenance.Ce module a une apparence compacte, peut être installé dans de petits espaces, et fournit plusieurs tensions et courants, sans compter sur les réseaux électriques traditionnels pour fournir une alimentation fiable.Cela fait du TEG un choix idéal pour les appareils distants ou les systèmes de batterie alternatifs.
Bien que les générateurs thermoélectriques fournissent une source d'électricité fiable, ils présentent également des limites de conception.Les performances de ce générateur dépendent en grande partie de fortes différences de températureEn outre, l'efficacité de conversion du TEG est généralement faible, généralement d'environ 10%.qui n'est pas élevée par rapport à de nombreuses autres technologies de production d'énergie.
Principaux critères de sélection pour le TEG
Lors de l'intégration des modules de générateur thermoélectrique (TEG) dans le système, il convient de tenir compte des spécifications clés qui ont une incidence directe sur leurs performances.Le facteur le plus critique dans le fonctionnement d'un générateur est la différence de température entre les surfaces chaudes et froides (généralement dénommée Δ T)Bien que cela affecte la production d'énergie du TEG, le tableau des données ne l'affiche pas toujours de cette façon.qui est la température de fonctionnement sûre la plus élevée, ce qui permet de déterminer les conditions extrêmes, mais qui ne sont pas nécessairement les conditions d'exploitation optimales.
D'autres spécifications utiles comprennent la tension du circuit ouvert, la tension de charge correspondante, le courant, la résistance et la puissance.la performance du générateur thermoélectrique sous charges thermiques et électriques réelles peut être compriseDans les tableaux de données (tels que le tableau de données de Same Sky), ces informations sont généralement affichées sous forme de tableaux (figure 2) et de graphiques de performance (figure 3) pour faciliter la conception au niveau du système.