Термоелектрична технологія для отримання енергії з двигунів внутрішнього згоряння

Передумови:
В автомобілі, тільки ¹ / ₃ потенційної енергії палива перетворюється в механічну енергію і значну частину енергії втрачається в вигляді тепла.

Були попередні спроби відновити цю втрачену енергію. На початку 1990-х Porsche розробив автомобільні термоелектричні генератори (ATEG), які не пройшли етапу прототипування. В даний час Porsche Motorsports випробовує систему збирання теплової енергії у своєму гоночному автомобілі серії LeMans.

Крім досліджень Porsche, GM співпрацює з Future Tech, LLC. дослідити ідею використання теоелектричної технології для отримання енергії з двигунів внутрішнього згоряння. Інші автомобільні виробники, такі як BMW, також вивчають цю технологію.

В даний час споживання електроенергії в

• Малий автомобіль приблизно 150 Вт
• Повнорозмірний вантажівка становить приблизно 500 Вт

Якщо ця технологія може бути успішно впроваджена, то такі компоненти, як радіатор, водяний насос та генератор генератора, могли б ефективно скоротити робоче навантаження або зняти з системи, зменшивши тим самим навантаження на двигун внутрішнього згоряння.

Запитання: Чи
зростає інтерес до зелених технологій, чи існують поряд із ефективністю технологічні бар'єри , які перешкоджають виконанню енергозбереження з двигунів внутрішнього згоряння за допомогою термоелектричної технології?

Список літератури:

• Який з них слід використовувати зіставленим вихідним напругою або напругою відкритого контуру?
• Переваги термоелектричних технологій для автомобіля
• Обіцянки та проблеми термоелектричних генераторів
• Моделювання автомобільного термоелектричного генератора (ATEG)
• Термоелектрики заміняють автомобільні генератори та покращують MPG
• Термоелектричний генератор у дизельному двигуні з турбонаддувом
• Дослідники університету Кеттерінга працюють із General Dynamics, щоб перетворити невикористану теплову енергію своїх силових установок у корисну та чисту енергію
• Гібридний гонщик Porsche 919 LeMans йде після двох третин енергії бензину, яка витрачається як тепло
• Німці намагаються замінити генератор термоелектричними генераторами або ТЕГами
• Прототип Porsche 919 Hybrid LMP1 Le Mans ...

Зноска

Запропонував дублікат пов'язаний, але все - таки помітно відрізняється. Порядок величини енергії, доступної для відновлення двигуна внутрішнього згоряння, значно більший, ніж у графічному процесорі відеокарти. Таким чином, економія масштабу є різною, тому можливі різні рішення.

Як і будь-яка нова технологія, тут найбільший драйвер - вартість. Крім того, ці пристрої виробляють електроенергію, яка є формою енергії, яку типовий автомобіль із внутрішнім згорянням може використовувати лише для допоміжного обладнання. Це ефективно підвищило б економічну ефективність палива, але приріст був би відносно незначним.

Інженери, як правило, неохоче використовують нові дорогі технології, які відносно не перевірені, коли існуючих методів достатньо для досягнення мети. У цьому випадку більшість виробників автомобілів прагнуть виробляти рентабельний продукт. Люди, які найбільше переймаються економічною ефективністю палива, як правило, вважатимуть гібридний (або повністю електричний) автомобіль замість одного, що працює на стандартному двигуні внутрішнього згоряння. Більшість інших споживачів вважають за краще придбати менш дорогий автомобіль, ніж той, що міг би трохи збільшити їх економічну ефективність.

Є вагомі причини, хоча, хоча більшість ваших посилань є з декількох років тому, дуже мало знайшлося жодного з них. Економіка та інженерія просто не сприятливі. Частина мистецтва двигуна скидає тепло якомога швидше; крім того, тепло - це низькоякісна форма енергії, тому, як тільки ваша енергія нагрівається, ви вже втратили всі свої найкращі можливості, щоб зробити більше роботи з цим. Давайте розглянемо ці дві речі детально.

швидке позбавлення від спеки - це назва гри

Вихлоп призначений для відведення тепла та продуктів горіння від двигуна. Радіатор виконує аналогічну роботу з видалення та розсіювання тепла.

Швидко скидання тепла має вирішальне значення в тепловому двигуні, оскільки ефективність залежить від температури холодного резервуара, а дельти до вищої температури.

Таким чином, все, що ви заважаєте, наприклад, запропонований пристрій для збирання енергії, сповільнить швидкість, з якою тепло залишає двигун. Це не тільки знижує ефективність (здається химерним, що ви виключили ефективність як розгляд: навіщо б взагалі дивитися на збирання енергії?) Це також підвищить рівноважну температуру робочих частин автомобіля, скорочуючи його термін експлуатації.

Якщо паливо є таким цінним, що збір енергії виглядає привабливим, тоді варто зробити автомобіль більш ефективним в першу чергу, щоб було менше відпрацьованого тепла: по-перше, зменшіть споживання енергії високої вартості, перш ніж намагатися переробляти низькоцінність енергії. І це приводить мене до ...

енергія проти вправ

Тепло у великій частці випадків є відходом. Це майже завжди найменш корисна форма енергії. Це дійсно те, що говорить вам межа граничної ефективності Карно: що для отримання будь-якої роботи з низьким рівнем тепла, ви можете це зробити лише з дуже низькою ефективністю; тобто майже вся спека залишиться як тепло.

Займаючись інженерією з теплом та іншими формами енергії, дуже корисно побудувати інтуїцію, щоб розрізняти енергію (річ, виміряну в джоулях), і ексергію (річ, яка виконує роботу). Форма, в якій знаходиться енергія, визначає, яку кількість роботи вона може зробити. Хімічна енергія, така як паливо, може зробити величезну кількість роботи ефективно - вона має дуже високу напругу. Але така ж кількість енергії, як тепло, може зробити набагато менше роботи - вона має дуже низьку напругу. Двигуни внутрішнього згоряння настільки неефективні, оскільки приймають високоякісну форму енергії (хімічну) і негайно перетворюються в низькосортну (теплову).

Покірний генератор дуже добре справляється зі своєю роботою. Твердотільні термоелектричні генератори просто не наближаються ні до вартості, ні по продуктивності. Використання відносного обертання провідника та магніту є дуже ефективним засобом перетворення тепла в електрику: саме тому його використовують у електростанціях, автомобілях, велосипедних динамонах та багатьох інших сферах використання.

Тож хоча енергозбирання виглядає розумним, це погана інженерія: його намагаються виправити один симптом, а не вирішити основну причину.

Якщо ви хочете більше працювати з цих джоулів, тоді виконайте цю роботу до того, як ці джоулі будуть у вигляді тепла.

Використання будь-якої ідеї / технології залежить від її економічної ефективності. Ефективність - лише одна частина аналізу. Якби модулі були безкоштовними і ніколи не погані, вони, безумовно, були б у використанні. Однак високотемпературні модулі є дорогими за вироблену потужність; що робить їх наразі нерентабельним.

EnergyNumbers робить хорошу роботу з пояснення пов'язаної термодинаміки. Через Карно ви не зможете збирати значну кількість сили таким чином. Ось чому гроші на модулі peltier краще витрачати на підвищення ефективності / продуктивності двигуна. Однак високотемпературне відпрацьоване тепло буде там незалежно, і коли термоелектрика стане економічно вигідною, ви побачите це у використанні.

Незважаючи на те, що люди можуть рекламувати, жодна ідея / технологія не є "зеленою", поки вона не зможе залучити власну вагу в аналізі витрат і вигод. Ви повинні переглянути всю картину; скільки доларів та сировини витратили на забезпечення цієї "зеленої" енергії.

Якщо ви хочете виявити це для себе, ось кілька високотемпературних модулів, які ви можете оцінити та оцінити. Пам'ятайте, що перераховані вати - це споживана потужність, а не вироблена потужність. tetech.com