En física, sabemos que la energía no puede ser creada o destruida, sólo puede cambiar de forma.que impulsa a los ingenieros a encontrar formas de convertir la energía en formas más útiles.
La generación de energía térmica es un buen ejemplo, que puede convertir directamente el calor en energía eléctrica.que se ha aplicado a dispositivos llamados generadores termoeléctricos (TEG)No fue sino hasta el siglo XX que estos dispositivos de estado sólido progresaron significativamente en aplicaciones prácticas, con las primeras versiones comerciales que aparecieron en la década de 1960.TEG ha entrado en muchos tipos diferentes de campos de aplicación.
Conocimiento básico del módulo TEG
El principio de funcionamiento del módulo de generador termoeléctrico (generalmente denominado TEG) es convertir la diferencia de temperatura en voltaje y viceversa.Esta característica se llama efecto termoeléctrico, que incluye tres partes relacionadas: 1) Efecto Seebeck, que genera electricidad a través del gradiente de temperatura;2) El efecto Peltier se refiere a la absorción o liberación de calor cuando la corriente fluye a través de dos materiales diferentes3) El efecto Thomson se refiere a la generación o absorción de calor en función de la dirección del flujo de corriente.
Un punto de confusión común en la tecnología termoeléctrica es la diferencia entre generadores termoeléctricos (TEG) y enfriadores termoeléctricos (TEC).TEG utiliza el efecto Seebeck para generar electricidad a través del calor, mientras que el TEC utiliza el efecto Peltier para proporcionar enfriamiento o mantener una temperatura estable.El TEG puede lograr altos diferenciales de temperatura y una potencia de salida eficiente, mientras que TEC utiliza materiales como cerámica y cobre para optimizar la conducción térmica.
De hecho, si el objetivo es generar electricidad utilizando energía térmica, entonces el módulo TEG es la opción correcta.Same Sky proporciona módulos TEG y módulos Peltier, lo que facilita la selección de dispositivos adecuados según las necesidades del diseño.
En los modernos generadores termoeléctricos (TEG), la energía eléctrica se genera cuando existe una diferencia de temperatura entre las superficies calientes y frías.Se colocan varios pares de semiconductores de tipo n y p (generalmente hechos de telururo de bismuto) entre dos placas (figura 1).En los materiales de tipo n, los electrones fluyen del lado caliente al lado frío, mientras que en los materiales de tipo p, el movimiento es causado por la migración de agujeros (es decir, vacantes de electrones) en la misma dirección.Estos dos flujos juntos generan voltaje, y cuanto mayor sea la diferencia de temperatura, mayor será el voltaje de salida.
El TEG es particularmente valioso en situaciones en las que puede producirse desperdicio de calor, como en la producción industrial, ya que ayuda a recuperar la energía perdida.Por ejemplo:, cuando no hay suficiente luz solar, el calor generado por la desintegración radiactiva se convierte en energía eléctrica para proporcionar energía a las sondas espaciales.
Estructuras comunes de los módulos TEG
Figura 1: Estructura común del módulo TEG (fuente de imagen: Same Sky)
Ventajas y desventajas del TEG
La principal ventaja de los módulos termoeléctricos de generación de energía por semiconductores (TEG) es su capacidad para convertir el calor residual en energía eléctrica utilizable.que ayuda a capturar energía que de otro modo se perderíaPor lo tanto, los módulos TEG no sólo son prácticos sino también respetuosos con el medio ambiente.
Como el TEG es un dispositivo de estado sólido, no hay partes móviles, lo que significa que este módulo no tiene ruido audible, es resistente y duradero, y casi no requiere mantenimiento.Este módulo tiene una apariencia compacta, puede instalarse en espacios pequeños y proporciona múltiples voltajes y corrientes, sin depender de las redes eléctricas tradicionales para proporcionar energía confiable.Esto hace que el TEG sea una opción ideal para dispositivos remotos o sistemas de baterías alternativos.
Aunque los generadores termoeléctricos (TEG) proporcionan una fuente confiable de electricidad, también tienen limitaciones de diseño.El rendimiento de este generador depende en gran medida de las fuertes diferencias de temperaturaAdemás, la eficiencia de conversión del TEG suele ser baja, por lo general alrededor del 10%,que no es alta en comparación con muchas otras tecnologías de generación de energía.
Principales criterios de selección para el TEG
Al integrar módulos de generadores termoeléctricos (TEG) en el sistema, deben tenerse en cuenta las especificaciones clave que afectan directamente a su rendimiento.El factor más crítico en el funcionamiento de un generador es la diferencia de temperatura entre las superficies calientes y frías (generalmente denominada Δ T)Aunque esto afectará a la generación de energía de TEG, la tabla de datos no siempre lo muestra de esta manera.que es la temperatura de funcionamiento segura más alta, lo que ayuda a determinar las condiciones extremas, pero no necesariamente las condiciones de operación óptimas.
Otras especificaciones útiles incluyen el voltaje de circuito abierto, el voltaje de carga emparejado, la corriente, la resistencia y la potencia.el rendimiento del generador termoeléctrico bajo cargas térmicas y eléctricas reales puede entenderseEn las tablas de datos (como la tabla de datos de Same Sky), esta información se muestra generalmente en forma de tablas (figura 2) y gráficos de rendimiento (figura 3) para facilitar el diseño a nivel de sistema.