Содержание

Электричество из тепла: российские ученые создали передовой генератор

https://ria.ru/20211007/spbpu-1753346709.html

Электричество из тепла: российские ученые создали передовой генератор

Электричество из тепла: российские ученые создали передовой генератор – РИА Новости, 07.10.2021

Электричество из тепла: российские ученые создали передовой генератор

Ученые Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого (СПбПУ) разрабатывают термоэлектрический генератор нового поколения, который будет в… РИА Новости, 07.10.2021

2021-10-07T09:00

2021-10-07T09:00

2021-10-07T09:00

наука

технологии

санкт-петербург

санкт-петербургский политехнический университет петра великого

электричество

навигатор абитуриента

университетская наука

россия

/html/head/meta[@name=’og:title’]/@content

/html/head/meta[@name=’og:description’]/@content

https://cdnn21.img.ria.ru/images/07e5/0a/06/1753353969_0:63:1200:738_1920x0_80_0_0_059ccb1d5835f8e86acfa4b628183714. jpg

МОСКВА, 7 окт — РИА Новости. Ученые Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого (СПбПУ) разрабатывают термоэлектрический генератор нового поколения, который будет в десятки раз эффективнее имеющихся на рынке аналогов. Готовый продукт будет внедрен в производство к концу 2021 года.Термоэлектрический генератор представляет собой малогабаритное устройство (в корпусной сборке будет иметь размеры 5×2 миллиметров), переводящее тепловую энергию в электрическую. Это крайне актуально в связи с мировым трендом на декарбонизацию. Генератор, разработанный исследователями СПбПУ, содержит сложную углеродную наноструктуру. Внутри структуры при нагревании происходят квантовые электродинамические процессы, запускающие термоэлектрическую генерацию.”В нагреваемой структуре, которая имеет сложную стехиометрию, запускаются процессы взаимодействия электронной подсистемы и структурной подсистемы (решетки)”, — пояснила директор НТЦ “Нейропрогнозирование материалов и технологий электронной промышленности” (НЦМУ СПбПУ “Передовые цифровые технологии”) Ольга Квашенкина. По ее словам, в результате такого квантово-физического взаимодействия при термическом воздействии возникает электрический ток.Как сообщили РИА Новости в университете, научный коллектив завершил теоретическую часть работы, связанную с эффективностью устройства. Ученые построили цифровую модель и провели виртуальные испытания, что существенно сократило время на разработку технологии. Затем результаты моделирования были проверены экспериментальным путем с помощью атомно-силовых микроскопов, различных типов спектрометров и комплекса исследовательского оборудования, созданного специально для этой разработки. В настоящее время проект находится на стадии прототипирования в “железе”.При этом она отметила, что в бытовом плане устройство сможет заряжать приборы с малой энергоемкостью — электронные часы, светильники, системы полива комнатных растений и пр. “В перспективе мы будем стремиться к формату портативных термоэлектрических зарядок для мобильных телефонов”, — добавила она.По оценкам ученых, устройство отличается высоким КПД: для выработки тока для зарядки бытовых приборов хватает нагрева от обычных батарей. Предполагается, что термоэлектрический генератор устанавливается около комнатной батареи или монтируется в систему отопления, и получаемая электроэнергия идет к электрической разводке, заряжая небольшие приборы. Система безопасна как для пользователя, так и для электронного оборудования, которое к ней подключается.Как планируют ученые, устройство будет финансово доступно для обычных потребителей. Благодаря малым габаритам оно может быть переносным. В настоящее время ученые готовят два патента на изобретения. Проект реализован в рамках НЦМУ СПбПУ “Передовые цифровые технологии”.

https://ria.ru/20210929/mifi-1752172905.html

санкт-петербург

россия

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

2021

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

Новости

ru-RU

https://ria. ru/docs/about/copyright.html

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

https://cdnn21.img.ria.ru/images/07e5/0a/06/1753353969_67:0:1134:800_1920x0_80_0_0_c204583931479d5f946f44063d1edb34.jpg

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

технологии, санкт-петербург, санкт-петербургский политехнический университет петра великого, электричество, навигатор абитуриента, университетская наука, россия

МОСКВА, 7 окт — РИА Новости. Ученые Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого (СПбПУ) разрабатывают термоэлектрический генератор нового поколения, который будет в десятки раз эффективнее имеющихся на рынке аналогов. Готовый продукт будет внедрен в производство к концу 2021 года.

Термоэлектрический генератор представляет собой малогабаритное устройство (в корпусной сборке будет иметь размеры 5×2 миллиметров), переводящее тепловую энергию в электрическую. Это крайне актуально в связи с мировым трендом на декарбонизацию. Генератор, разработанный исследователями СПбПУ, содержит сложную углеродную наноструктуру. Внутри структуры при нагревании происходят квантовые электродинамические процессы, запускающие термоэлектрическую генерацию.

© Фото : управление по связям с общественностью СПбПУРазработка термоэлектрического генератора нового поколения

1 из 3

Разработка термоэлектрического генератора нового поколения

© Фото : управление по связям с общественностью СПбПУРазработка термоэлектрического генератора нового поколения

2 из 3

Разработка термоэлектрического генератора нового поколения

© Фото : управление по связям с общественностью СПбПУРазработка термоэлектрического генератора нового поколения

3 из 3

Разработка термоэлектрического генератора нового поколения

1 из 3

Разработка термоэлектрического генератора нового поколения

2 из 3

Разработка термоэлектрического генератора нового поколения

3 из 3

Разработка термоэлектрического генератора нового поколения

“В нагреваемой структуре, которая имеет сложную стехиометрию, запускаются процессы взаимодействия электронной подсистемы и структурной подсистемы (решетки)”, — пояснила директор НТЦ “Нейропрогнозирование материалов и технологий электронной промышленности” (НЦМУ СПбПУ “Передовые цифровые технологии”) Ольга Квашенкина.

По ее словам, в результате такого квантово-физического взаимодействия при термическом воздействии возникает электрический ток.

Как сообщили РИА Новости в университете, научный коллектив завершил теоретическую часть работы, связанную с эффективностью устройства. Ученые построили цифровую модель и провели виртуальные испытания, что существенно сократило время на разработку технологии. Затем результаты моделирования были проверены экспериментальным путем с помощью атомно-силовых микроскопов, различных типов спектрометров и комплекса исследовательского оборудования, созданного специально для этой разработки. В настоящее время проект находится на стадии прототипирования в “железе”.

“Использование термоэлектрического генератора актуально не только для бытовых нужд, но и для промышленности: например, устройство помещается на поверхность турбинного двигателя, который может нагреваться до полутора тысяч градусов, и это тепло, переходя в электрическую энергию, питает датчики, предназначенные для мониторинга состояния систем двигателя”, — сообщила Ольга Квашенкина.

При этом она отметила, что в бытовом плане устройство сможет заряжать приборы с малой энергоемкостью — электронные часы, светильники, системы полива комнатных растений и пр. “В перспективе мы будем стремиться к формату портативных термоэлектрических зарядок для мобильных телефонов”, — добавила она.

По оценкам ученых, устройство отличается высоким КПД: для выработки тока для зарядки бытовых приборов хватает нагрева от обычных батарей. Предполагается, что термоэлектрический генератор устанавливается около комнатной батареи или монтируется в систему отопления, и получаемая электроэнергия идет к электрической разводке, заряжая небольшие приборы. Система безопасна как для пользователя, так и для электронного оборудования, которое к ней подключается.

29 сентября 2021, 09:00НаукаРоссийские ученые создают виртуальный ядерный реактор

Как планируют ученые, устройство будет финансово доступно для обычных потребителей. Благодаря малым габаритам оно может быть переносным. В настоящее время ученые готовят два патента на изобретения. Проект реализован в рамках НЦМУ СПбПУ “Передовые цифровые технологии”.

Устройство превращает бесполезное тепло в электричество | Блоги

Энергетические системы, которые питают нашу жизнь, также производят тепло впустую — например, тепло, излучаемое трубами горячей воды в зданиях и выхлопными трубами автомобилей. По словам ученых из штата Пенсильвания и Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии, новый гибкий термоэлектрический генератор может оборачиваться вокруг труб и других горячих поверхностей и преобразовывать отработанное тепло в электричество более эффективно, чем это было возможно ранее.

«Большое количество тепла от энергии, которую мы потребляем, по сути, выбрасывается, часто рассеивается прямо в атмосферу, — сказал Шашанк Прия (Shashank Priya), заместитель вице-президента по исследованиям и профессор материаловедения и инженерии в Университете штата Пенсильвания. – У нас не было экономически эффективных способов с конформными формами улавливать и преобразовывать это тепло в полезную энергию.

Это исследование открывает эту дверь».

Ученые из штата Пенсильвания работают над улучшением характеристик термоэлектрических генераторов — устройств, которые могут преобразовывать разницу температур в электричество. По словам исследователей, когда устройства размещаются рядом с источником тепла, электроны, движущиеся от горячей стороны к холодной, создают электрический ток.

В предыдущей работе команда создала жесткие устройства, которые были более эффективными, чем коммерческие устройства, в высокотемпературных приложениях. По словам ученых, теперь команда разработала новый производственный процесс для производства гибких устройств, обеспечивающих более высокую выходную мощность и эффективность.

«Эти результаты открывают многообещающий путь к широкому использованию термоэлектрической технологии в приложениях для рекуперации отработанного тепла, — сказал Веньджи Ли (Wenjie Li), доцент-исследователь из Университета штата Пенсильвания. – Это может оказать значительное влияние на разработку практических генераторов тепла в электричество».

По словам ученых, гибкие устройства лучше подходят для наиболее привлекательных источников отработанного тепла, таких как трубы в промышленных и жилых зданиях и на транспортных средствах. И их не нужно приклеивать к поверхностям, как традиционные жесткие устройства, что еще больше снижает эффективность.

В ходе испытаний новое устройство продемонстрировало на 150% более высокую удельную мощность, чем другие современные устройства, сообщили ученые в Applied Materials & Interfaces. Увеличенная версия, площадью чуть более 3 квадратных дюймов, сохраняла преимущество в удельной мощности на 115%. По словам ученых, эта версия продемонстрировала общую выходную мощность 56,6 Вт при размещении на горячей поверхности.

«Подумайте о промышленной электростанции с трубами длиной в сотни футов, — сказал Прия. – Если вы сможете обернуть эти устройства вокруг такой большой площади, вы сможете генерировать киловатты энергии из потраченного впустую тепла, которое обычно просто выбрасывается. Вы можете преобразовать сбрасываемое тепло во что-то полезное».

При создании нового устройства ученые разместили шесть пар вдоль тонкой полоски. Затем они использовали гибкую металлическую фольгу, чтобы соединить 12 полос вместе, создав устройство с 72 парами. По словам ученого, между слоями каждой полоски был использован жидкий металл для повышения производительности устройства.

«По мере масштабирования этих устройств вы часто теряете удельную мощность, что затрудняет изготовление крупногабаритных термоэлектрических генераторов, — сказал Бед Пудель (Bed Poudel), доцент-исследователь из Университета штата Пенсильвания. – Это иллюстрирует исключительную производительность нашего устройства с 72 парами».

По словам ученых, устройство с 72 парами показало самую высокую выходную мощность и удельную мощность устройства из одного термоэлектрического генератора.

Промежутки между полосами обеспечивают гибкость, чтобы соответствовать формам, таким как трубы. По словам ученых, зазоры также позволяют гибко изменять коэффициент заполнения или соотношение между площадью термоэлектрического материала и площадью устройства, что можно использовать для оптимизации термоэлектрических устройств для различных источников тепла.

Де і як компаніям необхідно укріпити свій захист

Тепло тела в электроэнергию: ученые НИТУ «МИСиС» разработали новый способ зарядки гаджетов

Ученые НИТУ «МИСиС» разработали новый тип энергоэффективных устройств — термоячеек, превращающих тепло в энергию. Это позволит создавать портативные элементы питания, которые можно будет нанести практически на любую поверхность, в том числе на одежду для получения электричества прямо от поверхности тела. Результаты разработки представлены в журнале Renewable Energy.

Термоэлектричество — электроэнергия, полученная из тепла благодаря разницам температурных потенциалов — одно из самых перспективных направлений «зеленой энергетики». Эта разница потенциалов (так называемые температурные градиенты) окружают нас повсеместно — нагретое на солнце здание, работающий транспорт, даже тепло человеческого тела. Проблема состоит в том, что современные термоэлектрохимические ячейки (термоячейки) обладают довольно низкой выходной мощностью.

Ученые НИТУ «МИСиС» нашли решения этой проблемы, разработав новый тип термоячеек, состоящих из оксидно-металлических электродов и водного электролита. Такая комбинация позволит повысить ток, одновременно снижая внутреннее сопротивление элемента, что даст на выходе увеличение мощности в 10-20 раз по сравнению с аналогами — до 0,2 В при температуре электрода до 85 °С. благодаря использованию воды.

«Мы показали возможность применения в термоячейке оксидно-никелевого электрода на основе полых никелевых микросфер. Достигнут рекордный для водных электролитов показатель гипотетического коэффициента Зеебека. Кроме того, мы обнаружили нетипичное для термоячеек нелинейное изменение вольт-амперных характеристик, обеспечивающее рост КПД устройства», — комментирует один из авторов работы, ведущий эксперт кафедры ФНСиВТМ НИТУ «МИСиС» Игорь Бурмистров.

Высокое значение коэффициента Зеебека позволит использовать в качестве источника энергии даже тепло человеческого тела. Есть и еще одно существенное преимущество новой структуры — использование водного электролита снижает стоимость производства и повышает безопасность системы.

Далее ученые намерены добиться повышения выходной мощности за счет оптимизации состава электродного материала и улучшения конструкции термоячейки. В перспективе же можно создать суперконденсатор, который бы сохранял в себе заряд длительное время.

Ученые создали носимый девайс, который превращает тепло тела в электричество

Исследователи надеются, что эта технология будет применяться для питания носимой электроники без необходимости использования батареи. Девайс способен генерировать около 1 вольта энергии на каждый квадратный сантиметр кожи. Несмотря на то, что он дает меньше напряжения на единицу площади, чем большинство существующих батарей, этого будет достаточно для питания небольших устройств, таких как часы и фитнес-трекеры.

Подобные эксперименты проводились и ранее.

Однако особенность данной новинки в том, что она не только создает энергию из тепла тела, но и может восстанавливаться при повреждениях. Более того, материал полностью пригоден для переработки, что делает его более экологически чистой альтернативой традиционной электронике.

В основе устройства лежит гибкий материал под названием полиимин, в котором находится набор тонких термоэлектрических чипов, соединенных проводами из жидкого металла. Конечная версия продукта выглядит как нечто среднее между пластиковым браслетом и миниатюрной материнской платой компьютера.

В реальной жизни такое устройство можно использовать во время тренировок, когда тело нагревается и излучает тепло в окружающую среду. Оно будет улавливать этот поток энергии и направлять его для питания фитнес-трекера.

Обзор технологии показан на видео ниже.

«Термоэлектрические генераторы находятся в близком контакте с человеческим телом и способны применять тепло, которое обычно рассеивается в пространстве», — рассказывает старший автор статьи Цзянлян Сяо.

Сяо и его коллеги подсчитали, что при быстрой ходьбе человек может использовать устройство размером с обычный спортивный браслет, чтобы сгенерировать около 5 вольт электричества. Это больше, чем у большинства батарей для часов.

И хотя дизайн еще предстоит доработать, Сяо уверен, что работа его команды может появиться на рынке примерно через 5-10 лет.

Источник.

Советы жителям по экономии воды, тепла, электроэнергии и газа

ПАМЯТКА:

Как сэкономить на оплате коммунальных услуг

Как рационально использовать коммунальные ресурсы и платить меньше


  

Полезные советы жителям по экономии воды, тепла и электроэнергии в свете ФЗ-261 «Об энергосбережении и повышении энергетической эффективности»

Экономия тепла

1. Заделка щелей в оконных рамах и дверных проемах. Для этого используются монтажные пены, саморасширяющиеся герметизирующие ленты, силиконовые и акриловые герметики и т.д. Результат – повышение температуры воздуха в помещении на 1-2 градуса.

2.Уплотнение притвора окон и дверей. Используются различные самоклеющиеся уплотнители и прокладки. Уплотнение окон производится не только по периметру, но и между рамами. Результат­ повышение температуры внутри помещения на 1-3 градуса.

3.Установка новых пластиковых или деревянных окон с многокамерными стеклопакетами. Результат – повышение температуры в помещении на 2-5 градусов и снижение уровня уличного шума.

4.Установка второй двери на входе в квартиру (дом). Результат ­- повышение температуры в помещении на 1-2 градуса, снижение уровня внешнего шума и загазованности.

5.Установка теплоотражающего экрана (или алюминиевой фольги) на стену за радиатор отопления. Результат – повышение температуры в помещении на 1 градус.

6.Старайтесь не закрывать радиаторы плотными шторами, экранами, мебелью – тепло будет эффективнее распределяться в помещении.

7.Закрывайте шторы на ночь. Это помогает сохранить тепло в доме.

8.Остекление балкона или лоджии эквивалентно установке дополнительного окна. Это создает тепловой буфер с промежуточной температурой на 10 градусов выше, чем на улице в сильный мороз.

Экономия электрической энергии

1.Замените обычные лампы накаливания на энергосберегающие люминесцентные. Срок их службы в 6 раз больше лампы накаливания, потребление ниже в 5 раз. За время эксплуатации лампочка окупает себя 8-10 раз.

2.Применяйте местные светильники, когда нет необходимости в общем освещении.

3.Возьмите за правило, выходя из комнаты гасить свет.

4.Отключайте устройства, длительное время находящиеся в режиме ожидания. Телевизоры, видеомагнитофоны, музыкальные центры в режиме ожидания потребляют энергию от 3 до 10 Вт. В течение года 4 таких устройства, оставленные в розетках зарядные устройства дадут дополнительный расход энергии 300-400 КВт*час.

5.Применяйте технику класса энергоэффективности не ниже А.

Дополнительный расход энергии на бытовые устройства устаревших конструкций составляет примерно 50%. Такая бытовая техника окупится не сразу, но с учетом роста цен на энергоносители влияние экономии будет все больше. Кроме того, такая техника, как правило, современнее и лучше по характеристикам.

6. Не устанавливайте холодильник рядом с газовой плитой или радиатором отопления. Это увеличивает расход энергии холодильником на 20-30% .

7.Уплотнитель холодильника должен быть чистым и плотно прилегать к корпусу и дверце. Даже небольшая щель в уплотнении увеличивает расход энергии на 20-300/0.

8.Охлаждайте до комнатной температуры продукты перед их помещением в холодильник.

9.Не забывайте чаще размораживать холодильник.

10.Не закрывайте радиатор холодильника, оставляйте зазор между стеной помещения и задней стенкой холодильника, чтобы она могла свободно охлаждаться.

11.Если у Вас на кухне электрическая плита, следите за тем, что бы ее конфорки не были деформированы и плотно прилегали к днищу нагреваемой посуды. Это исключит излишний расход тепла и электроэнергии. Не включайте плиту заранее и выключайте плиту несколько раньше, чем необходимо для полного приготовления блюда.

12.Кипятите в электрическом чайнике столько воды, сколько хотите использовать.

13.Применяйте светлые тона при оформлении стен квартиры. Светлые стены, светлые шторы, чистые окна, разумное количество цветов сокращают затраты на освещение на 10-15%.

14.Записывайте показания электросчетчиков и анализируйте, каким образом можно сократить потребление.

15.В некоторых домах компьютер держат включенным постоянно.

16.Выключайте его или переводите в спящий режим, если нет необходимости в его постоянной работе. При непрерывной круглосуточной работе компьютер потребляет в месяц 70-120 кВт*ч.

Экономия воды

1.Установите счетчики расхода воды. Это будет мотивировать к сокращению расходования воды.

2.Устанавливайте рычажные переключатели на смесители вместо поворотных кранов. Экономия воды 10-15% плюс удобство в подборе температуры.

3.Не включайте воду полной струей. В 90% случаев вполне достаточно небольшой струи. Экономия в 4-5 раз.

4.При умывании и принятии душа отключайте воду, когда в ней нет необходимости.

5.На принятие душа уходит в 10-20 раз меньше воды, чем на принятие ванны.

6.Существенная экономия воды получается при применении двухкнопочных сливных бачков.

7.Необходимо тщательно проверить наличие утечки воды из сливного бачка, которая возникает из за старой фурнитуры в бачке. Через тонкую струйку утечки вы можете терять несколько кубометров воды в месяц.

Снижение стоимости работ по установке индивидуальных приборов учета газа

В соответствии с принятым Федеральным законом от 29.06.2015 № 176-ФЗ «О внесении изменений в Жилищный кодекс Российской Федерации и отдельные законодательные акты Российской Федерации» в части внесения изменений в статью 13 Федерального закона от 23.11.2009 № 261-ФЗ «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации» введена новая часть 5. 2, согласно которой обязанность по установке приборов учета используемого природного газа не распространяется на собственников жилых домов и помещений в многоквартирных домах, отапливаемых без применения газоиспользующего оборудования.

Таким образом, если дом не отапливается с помощью газа, счетчик на газ ставить закон не обязывает (и в том случае если газ используется для приготовления пищи или подогрева воды).

Превращение тепла человеческого тела в электричество

Исследователи Университета штата Северная Каролина (NC State) разработали новую схему для сбора тепла, выделяемого человеческим телом. Собранное тепло преобразуется в электричество, которое затем используется для зарядки носимой электроники. Прототипы, находящиеся на данный момент на стадии экспериментальной проверки, отличаются небольшим весом и повторяют форму тела человека. Благодаря новой технологии система способна генерировать гораздо больше электроэнергии из вырабатываемого человеком тепла, чем все ранее созданные экспериментальные образцы.

Носимые термоэлектрические генераторы (TEG’и) получают электроэнергию за счет разницы температур человеческого тела и окружающего его воздуха.

“Предыдущие методы, которыми пользовались инженеры-исследователи, предусматривали применение радиаторов. Они были или тяжелыми, жесткими и громоздкими, или были способны вырабатывать мощность всего до одного микроватта на квадратный сантиметр (мкВт / см2)”, – говорит Дариуш Вашаи (Daryoosh Vashaee), доцент Кафедры электротехники и вычислительной техники Университета штата Северная Каролина и автор данного научного исследования. – “В нашей технологии не используется радиатор, что делает ее легче и удобнее. Однако при этом генерируемая мощность достигает 20 мкВт / см2”.

Новая система состоит из нескольких слоев. Первый слой выполнен из теплопроводного материала, который прилегает к коже и собирает тепло. Сверху этот материал покрыт полимерным изолирующим слоем. Он предотвращает рассеивание собранного тепла в окружающую среду. Тепло тела отводится в расположенный по центру термоэлектрический генератор (TEG), который занимает площадь в один квадратный сантиметр. Та часть тепла, которая осталась не преобразованной в электричество, проходит через TEG в наружный слой, состоящий также из теплопроводного материала. Здесь тепло быстро рассеивается. Вся эта многослойная система в сборе обладает отличной гибкостью. А ее толщина составляет всего 2 миллиметра.

“В данном прототипе генератор TEG занимает лишь один квадратный сантиметр. Но мы с легкостью можем сделать его больше. Размер генератора будет зависеть от того, сколько электроэнергии потребуется для того или иного устройства”, – поясняет Дариуш Вашаи. Проект, над которым он работает, проводится в рамках деятельности Научно-исследовательского центра наносистемной техники (ASSIST), относящегося к университету NC State и функционирующего под эгидой Национального научного фонда США.

Исследователи также обнаружили, что для сбора тепла самым оптимальным местом является верхняя часть руки. Вообще, более высокая температура поверхности кожи бывает обычно вокруг запястья. Но это очень ограниченная область, где, к тому же, часто нарушается контакт между кожей и термоэлектрическим генератором TEG. В то же время носить накладные полосы на груди тоже не рационально, поскольку в этой зоне из-за одежды наблюдается ограниченный поток воздуха. Следовательно, рассеивание тепла здесь также будет ограничено.

Для проведения экспериментов полосы материала с TEG вшили в футболки. Исследователи обнаружили, что вшитый в футболку генератор мог вырабатывать 6 мкВт / см2, если человек находился в состоянии относительного покоя, или 16 мкВт / см2, если он активно двигался.

“Футболки с TEG, безусловно, имеют право на существование и могут применяться для зарядки носимых устройств. Но они не так эффективны, как накладки на верхнюю часть руки”, – говорит Вашаи.

Научно-исследовательский центр ASSIST ставит своей целью разработку носимых технологий, которые могут быть использованы для постоянного длительного мониторинга состояния здоровья человека. Это могут быть, например, такие устройства, которые позволяют отслеживать параметры работы сердца и, тем самым, контролировать его здоровье. Или же это может быть контроль физических и экологических показателей, которые имеют первостепенное значение для прогнозирования и предотвращения приступов астмы.

По утверждению Дариуша Вашаи добиться поставленных целей можно, но для этого нужно сделать так, чтобы устройства, осуществляющие контроль над состоянием здоровья человека, не зависели от состояния заряда батарей. Новая технология, которая была разработана усилиями исследователей из Университета штата Северная Каролина, позволяет в значительной мере приблизить тот момент, когда намеченные учеными цели станут реальностью”.

Открыть счет для торговли акциями высокотехнологичных компаний

Когенерация простыми словами, или Почему тепло не побочный продукт

Вокруг теплоэнергетики, как и вокруг любой другой серьезной сферы деятельности, есть свои мифы. Существует мнение о том, что тепло — это побочный продукт выработки электроэнергии, потому цена на него должна быть низкой, чуть ли не равняться нулю. Откуда этот миф взялся и почему он ошибочен, попробуем разобраться.

Любую ТЭЦ энергетики проектируют и строят с тем расчетом, чтобы она прежде всего наиболее экономичным и экологичным способом вырабатывала тепло. Однако добиться такого эффекта возможно лишь с выработкой электрической энергии, которая осуществляется на теплоэлектростанциях параллельно. Такой способ производства двух видов энергий называется — когенерация.

Когенерация — процесс совместной (комбинированной) выработки тепловой и электрической энергии, а значит, говорить о том, что тепло — побочный продукт, как минимум нелогично. Тепловая и электрическая энергия на ТЭЦ являются двумя основными продуктами. А вырабатывают их вместе для того, чтобы повысить эффективность использования топлива и снизить себестоимость энергий.

Может ли тепло стоить очень дешево? Нет. Ведь для выработки тепла энергетики используют дорогостоящее оборудование, которое необходимо правильно эксплуатировать, вовремя ремонтировать и модернизировать, в работах принимает участие квалифицированный персонал, а для котлов используется качественное топливо. Существует еще ряд факторов, которые напрямую определяют цену на ресурс, но все же выработка тепла в режиме когенерации значительно снижает себестоимость конечного продукта.  

Ежегодно СГК вкладывает средства в обновление и ремонт станционного оборудования, которое работает в условиях повышенных нагрузок
Скачать

Например, история Абаканской и Минусинской ТЭЦ начиналась со строительства и эксплуатации пиковых котельных, которые не имели электрогенерирующего оборудования и вырабатывали только тепловую энергию. Совсем скоро стало очевидным, что для работы ТЭЦ режим когенерации наиболее эффективен. В эксплуатацию были введены энергоблоки на обеих станциях, и вместе с выработкой тепла, которая всегда была первичной, энергетики начали производить электрическую энергию. При этом коэффициент полезного действия (КПД) станции наибольший.

Откуда же взялся миф о том, что тепло — побочный продукт? Все просто.

Важная функция ТЭЦ — обеспечение горячей водой (паром) близлежащих населенных пунктов. В специальных подогревателях холодная вода нагревается до 70 градусов летом и порядка 120–150 градусов зимой (в зависимости от температурного графика теплосети), после чего благодаря сетевым насосам по системе тепломагистралей поступает к потребителям.

Большинство людей считают, что вода для тепломагистралей прогревается якобы остатками тепла, произведенного отработанным после турбины паром. То есть тем паром, который уже выработал свою потенциальную энергию полностью при производстве электроэнергии. На самом деле это не так: пар отбирается с определенных ступеней турбины еще до его полного срабатывания и направляется в подогреватели сетевой воды.

Острый (перегретый) пар вращает турбину, расширяется в ее ступенях и лопатках и превращает свою внутреннюю тепловую энергию в механическую энергию вращения.  Генератор, сцепленный с турбиной, уже преобразует механическую энергию в электрическую.


За счет того, что два вида энергии вырабатываются практически одновременно, снижаются затраты топлива на выработку электроэнергии, а значит, увеличивается экологичность и экономичность производства.

Зимой, особенно в сильные морозы, ТЭЦ увеличивает выработку тепла, иногда даже путем снижения производства электроэнергии. И тогда можно говорить о том, что электричество — побочный продукт выработки тепла. Однако этот процесс может работать и в обратную сторону, при острой необходимости большого количества электроэнергии. Но такие случаи — скорее исключение из правил, так как в Хакасии есть мощная гидроэлектростанция — и дефицита электроэнергии практически не бывает.

Хакасия, город Саяногорск. Саяно-Шушенская ГЭС — крупнейшая по установленной мощности гидроэлектростанция в России, 6400 МВт
Скачать

Один из главных плюсов работы ТЭЦ в режиме когенерации — относительно недорогое тепло для потребителей. Особенно если сравнивать себестоимость отпуска тепла ТЭЦ и мелких котельных: чем меньше потребителей, запитанных от теплоисточника, тем дороже стоит ресурс. Котельная в плане экономии — заведомо проигрышный вариант. 

Яркий пример — котельная в селе Подсинее Алтайского района Хакасии. Много лет назад теплоисточник построили для нужд самого крупного градообразующего предприятия на юге Сибири — местной птицефабрики. Теплоисточник обогревал все цеха и производственные здания, а попутно и дома сельских жителей. Как только предприятие обанкротилось, теплоисточник стал слишком дорогим удовольствием для местного муниципалитета, у которого не хватило средств содержать и поддерживать техническое состояние котельной.

Потеряв крупного потребителя тепла, котельная стала обузой для муниципалитета и потребителей
Скачать

Именно по этой причине Сибирская генерирующая компания давно взяла вектор на замещение неэффективных теплоисточников во всех городах своего присутствия.

исследователей нашли новый способ преобразования отработанного тепла в электричество для питания небольших устройств

Эта диаграмма показывает исследователям, как электрическая энергия существует в образце Fe3Ga. Источник: © 2020 Сакаи и др.

Тонкий генератор на основе железа использует отработанное тепло для выработки небольшого количества энергии.

Исследователи нашли способ преобразовывать тепловую энергию в электричество с помощью нетоксичного материала. Материал – в основном железо, которое чрезвычайно дешево, учитывая его относительное изобилие.Генератор на основе этого материала может питать небольшие устройства, такие как дистанционные датчики или носимые устройства. Материал может быть тонким, поэтому ему можно придавать различные формы.

Бесплатных обедов и бесплатной энергии не бывает. Но если ваши потребности в энергии достаточно низки, скажем, в случае небольшого датчика, то есть способ использовать тепловую энергию для питания без проводов или батарей. Научный сотрудник Акито Сакаи и члены группы из его лаборатории Института физики твердого тела Токийского университета и факультета физики под руководством профессора Сатору Накацудзи, а также из отдела прикладной физики под руководством профессора Рётаро Арита предприняли шаги в этом направлении. цель с их инновационным термоэлектрическим материалом на основе железа.

Термоэлектрические устройства на основе аномального эффекта Нернста (слева) и эффекта Зеебека (справа). (V) представляет направление тока, (T) градиент температуры и (M) магнитное поле. Источник: © 2020 Сакаи и др.

«До сих пор все исследования термоэлектрической генерации были сосредоточены на установленном, но ограниченном эффекте Зеебека», — сказал Накацудзи. «Напротив, мы сосредоточились на относительно менее известном явлении, называемом аномальным эффектом Нернста (АНЭ)».

ANE создает напряжение, перпендикулярное направлению температурного градиента на поверхности подходящего материала.Это явление может помочь упростить конструкцию термоэлектрических генераторов и повысить эффективность их преобразования, если нужные материалы станут более доступными.

Диаграмма, показывающая структуру узловой паутины, ответственную за аномальный эффект Нернста. Источник: © 2020 Сакаи и др.

«Мы создали материал, который на 75 процентов состоит из железа и на 25 процентов из алюминия (Fe3Al) или галлия (Fe3Ga) с помощью процесса, называемого легированием», — сказал Сакаи. «Это значительно повысило ANE. Мы увидели двадцатикратный скачок напряжения по сравнению с нелегированными образцами, что было очень интересно наблюдать.

Это не первый раз, когда команда продемонстрировала ANE, но в предыдущих экспериментах использовались менее доступные и более дорогие материалы, чем железо. Привлекательность этого устройства отчасти заключается в его недорогих и нетоксичных компонентах, а также в том, что оно может быть изготовлено в виде тонкой пленки, что позволяет формовать его для различных применений.

«Тонкие и гибкие структуры, которые мы теперь можем создавать, могут собирать энергию более эффективно, чем генераторы, основанные на эффекте Зеебека», — пояснил Сакаи. «Я надеюсь, что наше открытие может привести к термоэлектрическим технологиям для питания носимых устройств, удаленных датчиков в труднодоступных местах, где батареи нецелесообразны, и многому другому».

До недавнего времени такого рода развитие материаловедения в основном происходило за счет повторяющихся итераций и уточнений в экспериментах, которые требовали много времени и средств. Но команда в значительной степени полагалась на вычислительные методы для численных расчетов, эффективно сокращая время между первоначальной идеей и доказательством успеха.

«Численные расчеты в значительной степени способствовали нашему открытию; например, высокоскоростные автоматические расчеты помогли нам найти подходящие материалы для испытаний», — сказал Накацудзи. «А расчеты первых принципов, основанные на квантовой механике, сокращают процесс анализа электронных структур, которые мы называем узловыми сетями, которые имеют решающее значение для наших экспериментов».

«До сих пор такие числовые вычисления были непомерно трудными, — сказала Арита. «Поэтому мы надеемся, что не только наши материалы, но и наши вычислительные методы могут быть полезными инструментами и для других.Мы все стремимся однажды увидеть устройства, основанные на нашем открытии».

###

Ссылка: «Двойные ферромагнетики на основе железа для поперечного термоэлектрического преобразования» Акито Сакаи, Сусуму Минами, Такаши Корецунэ, Тайши Чен, Томоя Хиго, Янмин Ван, Такуя Номото, Мотоаки Хираяма, Синдзи Мива, Дайсуке Нисио-Хаманэ, Фумиюки Исии, Рётаро Арита и Сатору Накацудзи, 27 апреля 2020 г., Nature .
DOI: 10.1038/s41586-020-2230-z

Эта работа частично поддерживается CREST (JPMJCR18T3), PRESTO (JPMJPR15N5), Японским агентством по науке и технологиям, субсидиями для научных исследований в инновационных областях (JP15H05882 и JP15H05883) от Министерства образования, культуры, спорта, Наука и технологии Японии, а также грантами на научные исследования (JP16H02209, JP16H06345, JP19H00650) Японского общества содействия науке (JSPS). Работа по расчету первых принципов была частично поддержана грантом JSPS в помощь научным исследованиям в инновационных областях (JP18H04481 и JP19H05825) и MEXT как приоритетная социальная и научная проблема (Создание новых функциональных устройств и высокоэффективных материалов). для поддержки отраслей промышленности следующего поколения) будет решаться с помощью компьютера post-K (hp180206 и hp1

  • ).

    Устройство обвивается вокруг горячих поверхностей и превращает отработанное тепло в электричество — ScienceDaily

    Энергетические системы, питающие нашу жизнь, также производят отработанное тепло – например, тепло, которое излучается трубами горячей воды в зданиях и выхлопными трубами автомобилей.По словам ученых из штата Пенсильвания и Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии, новый гибкий термоэлектрический генератор может оборачиваться вокруг труб и других горячих поверхностей и преобразовывать отработанное тепло в электричество более эффективно, чем это было возможно ранее.

    «Большое количество тепла от энергии, которую мы потребляем, по сути, выбрасывается, часто рассеивается прямо в атмосферу», — сказал Шашанк Прия, заместитель вице-президента по исследованиям и профессор материаловедения и инженерии в Университете штата Пенсильвания.«У нас не было экономически эффективных способов с конформными формами улавливать и преобразовывать это тепло в полезную энергию. Это исследование открывает эту дверь».

    Исследователи штата Пенсильвания работают над улучшением характеристик термоэлектрических генераторов — устройств, которые могут преобразовывать разницу температур в электричество. По словам ученых, когда устройства размещаются рядом с источником тепла, электроны, движущиеся от горячей стороны к холодной, создают электрический ток.

    В предыдущей работе команда создала жесткие устройства, которые были более эффективными, чем коммерческие устройства, в высокотемпературных приложениях.По словам ученых, теперь команда разработала новый производственный процесс для производства гибких устройств, обеспечивающих более высокую выходную мощность и эффективность.

    «Эти результаты открывают многообещающий путь к широкому использованию термоэлектрической технологии для рекуперации отработанного тепла», — сказал Венджи Ли, доцент-исследователь Пенсильванского университета. «Это может оказать значительное влияние на разработку практических генераторов тепла в электрические».

    По словам ученых,

    гибкие устройства лучше подходят для наиболее привлекательных источников отработанного тепла, таких как трубы в промышленных и жилых зданиях и на транспортных средствах.И их не нужно приклеивать к поверхностям, как традиционные жесткие устройства, что еще больше снижает эффективность.

    В ходе испытаний, проводимых на газоходе, новое устройство продемонстрировало на 150% более высокую удельную мощность, чем другие современные устройства, сообщили ученые в Applied Materials & Interfaces. Увеличенная версия, площадью чуть более 3 дюймов в квадрате, сохраняла преимущество в удельной мощности на 115%. По словам ученых, эта версия продемонстрировала общую выходную мощность 56,6 Вт при размещении на горячей поверхности.

    «Подумайте о промышленной электростанции с трубами длиной в сотни футов», — сказала Прия. «Если вы сможете обернуть эти устройства вокруг такой большой площади, вы сможете генерировать киловатты энергии из потраченного впустую тепла, которое обычно просто выбрасывается. Вы можете преобразовать сбрасываемое тепло во что-то полезное».

    Термоэлектрические устройства состоят из небольших пар, каждая из которых напоминает стол с двумя ножками. Многие из этих двуплечих пар соединены вместе, обычно образуя плоское квадратное устройство.

    При создании нового устройства ученые разместили шесть пар вдоль тонкой полоски. Затем они использовали гибкую металлическую фольгу, чтобы соединить 12 полос вместе, создав устройство с 72 парами. По словам ученого, между слоями каждой полоски был использован жидкий металл для повышения производительности устройства.

    «По мере увеличения масштаба этих устройств вы часто теряете удельную мощность, что затрудняет изготовление крупногабаритных термоэлектрических генераторов», — сказал Бед Пудель, доцент-исследователь из Университета штата Пенсильвания. «Это иллюстрирует исключительную производительность нашего устройства с 72 парами».

    По словам ученых, устройство с 72 парами показало самую высокую выходную мощность и удельную мощность устройства из одного термоэлектрического генератора.

    Промежутки между полосами обеспечивают гибкость, позволяющую облегать такие формы, как трубы. По словам ученых, зазоры также позволяют гибко изменять коэффициент заполнения или соотношение между площадью термоэлектрического материала и площадью устройства, что можно использовать для оптимизации термоэлектрических устройств для различных источников тепла.

    Другими исследователями из штата Пенсильвания, участвовавшими в проекте, были Амин Нозариасмарз, доцент-исследователь; Хан Бюль Кан и Хангтайн Чжу, исследователи с докторской степенью; и Картер Деттор, бывший аспирант.

    Рави Анант Кишор, инженер-исследователь Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии, также внес свой вклад.

    Различные авторы, участвовавшие в этом исследовании, получили поддержку Министерства энергетики, Управления военно-морских исследований, Управления армейских исследований, Национального научного фонда и Агентства перспективных исследовательских проектов Министерства обороны.

    Источник истории:

    Материалы предоставлены Penn State . Оригинал написан Мэтью Кэрроллом. Примечание. Содержимое можно редактировать по стилю и длине.

    Производство электроэнергии и тепла из биомассы

    ЭНЕРГОБЛОК ORC B:POWER

    Для получения дополнительной информации, пожалуйста,
    свяжитесь с нами


    Ing. Йозеф ГЕБА
    Электронная почта:
    Йозеф[email protected]
    Телефон: +420 602 425 869

     

    ORC означает органический цикл Ренкина. Это классический цикл конденсации. Однако вместо водяного пара в качестве среды используется органическое вещество. Таким образом происходит преобразование тепловой энергии в электрическую.
    Причина, по которой вместо воды используется другая среда, проста. Устройство ORC работает с таким входом
    температуры и такие уровни температуры, с которыми стандартный паровой цикл не может эффективно справиться.

     

     

    В установке ORC в качестве исходной среды используются дымовые газы котла, работающего на горячей биомассе. Дымовые газы в теплообменнике (испарителе) нагревают рабочую среду системы ORC, что приводит к большому расширению лопаток турбины. Таким образом, вся система начинает производить электричество. Избыточное тепло от системы охлаждения затем используется в качестве полезного тепла для отопления зданий, сушилок и т. д. В зависимости от использования энергетического блока используются два типа систем ORC: ORC TRIOGEN и ORC DURR.


    Для кого предназначен Энергоблок?

    Любой, кто потребляет тепло – горячую воду:

    • Котельные и отопительные установки, включая подключение к центральному отоплению
    • Деревообрабатывающие заводы (сушилки для древесины и т. д.)

     


    Зачем производить электроэнергию и тепло из биомассы по технологии Энергоблок
    Б: СИЛА?

    При использовании технологии производитель электроэнергии и тепла из биомассы получает возможность частичной или полной независимости от
    цены на электрическую и тепловую энергию.Кроме того, оператору такой техники предоставляется::

    • Значительные экономические выгоды
    • Вариативность возможных технических решений
    • Простое внедрение в существующие системы электро- и теплоснабжения
    • Возможность получения поддержки электроэнергии и тепла из биомассы в виде ТЭЦ
    • Простая установка с минимальным использованием места
    • Минимальные затраты на эксплуатацию и обслуживание


    Базовая энергетическая серия энергоблока Б:МОЩНОСТЬ:


    Электричество
    производство из
    ОРЦ
    Энергия в горячем
    вода

    Температура
    вода с ORC

    50 кВтэл 200 кВтч до 90 °C
    70 кВтэл 300 кВтч до 90 °C
    120 кВтэл 520 кВтч до 90 °C
    130 кВтэл 650 кВтч до 85 °C
    250 кВтэл 1400 кВтч до 90 °C
    350 кВт* 1600 кВт* до 90 °C*
    500 кВт* 2300 кВт* до 90 °C*
     
    * Примечание. : Серия ORC, отмеченная курсивом, использует тепловое масло.

     

    Сырьем для котла является щепа, древесные отходы производства или опилки влажностью до 55%.
    Температура дымовых газов, подаваемых в ОРЦ, составляет около 520°С.

     

     

    Комбинированное производство электроэнергии и тепла – принцип работы.
    Концепция решения комбинированного производства электроэнергии и тепла заключается в оперативном учете потребления электроэнергии и тепла во времени.Эти два товара изначально не отделены друг от друга, но учитывается необходимость наилучшей операционной эффективности.

    Технология выбирает политику не на максимизацию продажи электроэнергии в распределительную сеть, а, наоборот, на потребление наибольшей доли электроэнергии на месте. Это приводит к резкому снижению затрат на покупку электроэнергии и значительной экономии. Тогда всякое оперативное обеспечение, типа ТЭЦ и т. д., являются приятным бонусом для
    . оператора, но не является жизненно важным компонентом доходов.

     



    ПРИМЕР – ЭНЕРГОБЛОК 1,2 МВтт, 130 кВтэл

    Энергоблок – воздухогрейный котел с тепловой мощностью 2 МВтт, модулем ОВЦ и двухконтурным теплообменником дымовых газов/воды. Причины выбора этой концепции следующие:

    • полный контроль зоны теплоснабжения в летний и зимний сезон.
    • постоянная подача тепла на случай сервисного отключения ОРЦ.
    • котел подключен к системе управления теплом, где есть обменник дымовых газов/воды и система ORC для производства электроэнергии и горячей воды.
    • регулирование и подготовка горячей воды соответствуют текущим потребностям системы отопления и расходу горячей воды.
      Нет необходимости устанавливать какие-либо дополнительные резервные системы или баки для горячей воды.


    Такой завод собирает:

    • Зеленый бонус за выработку электроэнергии
      из биомассы по категории топлива (O1, O2, O3)
    • Компонент биомассы ТЭЦ
    • Экономия собственной энергии – покрытие собственного потребления
    • Зеленый бонус за тепло биомассы


    Как инвестор узнает, полезна ли для него технология?

    1. Владею техникой, которая потребляет тепло (сушилка для дров и т. п.), или система центрального отопления (ЦО), с круглогодичной подачей тепла?
    2. Нужно ли мне в среднем не менее 600 кВт тепла/час? (Вы можете проверить этикетку и годовую работу котла или этикетку сушильной печи и т. д.)
    3. Есть ли место для размещения Энергоблока ОРЦ размером 20 х 20 м?
    4. Есть ли поблизости распределительная система?

    Доля поставки:

    1. Поставка первой технологии и строительство завершено – под ключ.
    2. Мы поможем с административными актами, связанными с проектом (разрешения, подключение к электросети переменного тока, разрешения на строительство, заявки
      на субсидии…).
    3. Мы сотрудничаем с компаниями, занимающимися подготовкой к применению инвестиционных субсидий.
    4. Мы гарантируем последующее профессиональное обслуживание и круглосуточную доступность наших технических специалистов.

    Какие еще вопросы необходимо рассмотреть и каковы возможные ответы?

    1. У меня есть биомасса, но я не уверен, что она подходит для этой технологии, я не знаю, есть ли у меня достаточное количество.
      Требуемым топливом являются отходы древесной биомассы влажностью 55%, опилки, щепа и др. Годовой расход одного блока ОРЦ составляет до 3 000 тонн древесной массы влажностью около 50%.
    2. Я точно не знаю свой расход тепла.
      Если не ведется учет годового расхода тепла, то на старте достаточно двух показателей – паспортной производительности существующего энергетического котла, если он установлен, и годового расхода топлива, т.е.е. например расход газа и т.д.
    3. У меня собственное потребление электроэнергии. Могу ли я использовать этот источник для покрытия этого потребления?
      ДА. Это идеальная ситуация. Чем больше процент покрытия собственного потребления электроэнергии за счет производства в Energblock, тем лучше для всей экономики проекта. В случае, один блок производит около 130 кВт электроэнергии в час электроэнергии, которая доступна для собственного потребления проекта.

     

    МЫ БУДЕМ РАДЫ ПРЕДОСТАВИТЬ И ВАМ КОНКРЕТНОЕ РЕШЕНИЕ!

     

    Для получения дополнительной информации, пожалуйста,
    свяжитесь с нами


    Ing. Йозеф ГЕБА
    Электронная почта:
    [email protected]
    Телефон: +420 602 425 869

     

     

     

     

     

     

     

        ЭНЕРГОБЛОК ОРЦ

     

    Устройство

    преобразует отходящее тепло поверхности в электричество

    Тепло, которое исходит от электронных устройств, бытовых приборов, а также труб горячего водоснабжения и выхлопных труб, называемое потерянным теплом, является большим неиспользованным источником энергии, который ученые пытались использовать в течение многих лет.

    Группа сотрудников из штата Пенсильвания и Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии теперь нашла новый способ сделать это в больших масштабах с изобретением термоэлектрического генератора, который может оборачиваться вокруг горячих поверхностей и преобразовывать отработанное тепло в электричество.

    Связанный: Новые материалы создают самовосстанавливающиеся солнечные панели

    Команда штата Пенсильвания уже создала жесткие термоэлектрические устройства, которые продемонстрировали большую эффективность в сборе избыточного тепла и выработке электроэнергии, чем коммерческие устройства, доступные для того же.При размещении рядом с источником тепла эти устройства преобразуют разницу температур в электричество, перемещая электроны с горячей стороны на холодную, создавая электрический ток.

    Их последняя работа представляет собой эволюцию этого устройства, которое добавляет преимущества гибкости, а также предлагает более высокую производительность и эффективность, сказал Шашанк Прия, заместитель вице-президента по исследованиям и профессор материаловедения и инженерии в Пенсильвании, который руководил проектом. .

    Связанный: Ford ловит новый источник пластика в восстановленных рыболовных сетях

    Действительно, исследователи обнаружили, что устройства генерируют на 28 процентов большую мощность и на 162 процента более высокую удельную мощность, или мощность на единицу массы термоэлектрических материалов, по сравнению с Коммерческий модуль при размещении рядом с линиями горячей воды, сообщили они.

    «Большое количество тепла от потребляемой нами энергии, по сути, выбрасывается, часто рассеивается прямо в атмосферу», — сказал он в заявлении для прессы. «У нас не было экономичных способов с конформными формами улавливать и преобразовывать это тепло в полезную энергию. Это исследование открывает эту дверь».

    Как это работает

    Благодаря своей гибкости новое устройство дает возможность получать больше энергии из наиболее привлекательных вариантов отвода тепла, таких как трубы в промышленных и жилых зданиях и на транспортных средствах, говорят исследователи.

    В этих случаях устройства могут быть размещены непосредственно на источнике тепла для выработки электроэнергии, действуя таким образом максимально эффективно, отмечает Вэньцзе Ли, доцент-исследователь Пенсильванского университета, который также работал над проектом.

    «Это может оказать значительное влияние на разработку практических генераторов тепла в электрические», — сказал он в заявлении для прессы.

    Сами устройства состоят из небольших пар или компонентов, передающих энергию, каждый из которых выглядит как стол на двух ножках.В типичных устройствах многие из этих двуплечих пар соединены вместе, что обычно образует плоское квадратное устройство.

    Для нового гибкого устройства исследователи разместили шесть пар вдоль тонкой полоски, а затем использовали гибкую металлическую фольгу, чтобы соединить 12 полосок вместе. По их словам, это создает устройство с 72 парами, каждый слой которых связан с другим жидким металлом для улучшения его характеристик.

    Фактор гибкости

    Как правило, увеличение размеров термоэлектрического устройства приводит к потере удельной мощности, что затрудняет изготовление крупногабаритных термоэлектрических генераторов, отметил в заявлении для прессы Бед Пудел, адъюнкт-профессор Пенсильванского университета.

    Однако конструкция устройства и использование жидкого металла между слоями пар позволили не только сохранить его эффективность, но даже повысить ее, сказал он.

    Действительно, промежутки между полосами обеспечивают гибкость, так что устройство может устанавливаться вокруг таких форм, как трубы, говорят исследователи. По их словам, эти зазоры также позволяют гибко изменять коэффициент заполнения или соотношение между площадью термоэлектрического материала и площадью устройства. По словам исследователей, ученые могут использовать этот фактор для оптимизации термоэлектрических устройств для различных источников тепла.

    Исследователи провели испытания газохода и обнаружили, что новое устройство имеет удельную мощность на 150% выше, чем другие современные устройства. Между тем, увеличенная версия — чуть больше 3 дюймов в квадрате — сохранила 115-процентное преимущество в удельной мощности. По словам исследователей, эта версия продемонстрировала общую выходную мощность 56,6 Вт при размещении на горячей поверхности.

    В целом, устройство показывает большой потенциал, чтобы помочь промышленным предприятиям и жилым зданиям повысить энергоэффективность, отметила Прия.

    «Подумайте о промышленной электростанции с трубами длиной в сотни футов», — сказал он в заявлении для прессы. «Если вы сможете обернуть эти устройства вокруг такой большой площади, вы сможете генерировать киловатты энергии из потраченного впустую тепла, которое обычно просто выбрасывается. Вы могли бы превратить сбрасываемое тепло во что-то полезное».

    Элизабет Монтальбано — независимый писатель, который пишет о технологиях и культуре более 20 лет. Она жила и работала профессиональным журналистом в Фениксе, Сан-Франциско и Нью-Йорке.В свободное время она увлекается серфингом, путешествиями, музыкой, йогой и кулинарией. В настоящее время она проживает в деревне на юго-западном побережье Португалии.

     

     

    Преобразование тепла в электричество: Ученые

    изображение: Св. Петра Великого.Санкт-Петербургский политехнический университет посмотреть больше 

    Кредит: Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого

    Научные сотрудники Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого (СПбПУ) совместно с промышленным партнером разработали термоэлектрический генератор нового поколения, который в десять раз эффективнее имеющихся на рынке аналогов. Конечный продукт будет реализован промышленным партнером в конце 2021 года.Проект проводится в рамках программы Исследовательского центра мирового уровня «Передовые цифровые технологии» СПбПУ.

    Термоэлектрический генератор представляет собой устройство, преобразующее тепловую энергию в электрическую. Эта тема имеет решающее значение, особенно в связи с глобальной тенденцией к декарбонизации. Ученые СПбПУ разработали концепцию генератора на основе сложной углеродной наноструктуры. В процессе нагрева происходят квантовые электродинамические процессы, запускающие термоэлектрическую генерацию.

    «Нагреваем структуру, созданную определенным образом и имеющую сложную стехиометрию. За счет нагрева запускается взаимодействие электронной подсистемы и структурной решетки. В результате созданная нами углеродная наноструктура начинает генерировать электроны. В результате такого квантово-физического взаимодействия при тепловом воздействии возникает «электрический ток», — отмечает Ольга Квашенкина, директор НТЦ «Нейропрогнозирование материалов и технологий электронной промышленности» (НИЦ мирового класса «Передовые цифровые технологии»). технологии» СПбПУ).

    Исследовательская группа завершила теоретические исследования, посвященные эффективности устройства. Ученые создали цифровую модель и провели цифровые испытания, что значительно сократило время разработки технологии. Затем результаты моделирования были проверены в ходе экспериментов, проведенных с использованием атомно-силовых микроскопов, различных типов спектрометров и комплекса исследовательского оборудования, созданного специально для данной разработки. В настоящее время проект находится на стадии аппаратного прототипа.Устройство имеет небольшие размеры (5х2 миллиметра, 1 миллиметр в высоту).

    «Использование термоэлектрического генератора имеет решающее значение не только для бытового использования, но и для промышленности. Например, на поверхность газотурбинного двигателя, нагретого до 1500 градусов, помещается устройство, и это тепло, превращаясь в электрическую энергию, передается на датчики, предназначенные для контроля состояния этого двигателя», — отметила Ольга Квашенкина. Эксперт добавил: «Что касается бытового использования, то сейчас мы работаем над тем, чтобы наша разработка могла заряжать устройства с низким энергопотреблением, такие как электронные часы, системы полива комнатных растений и подобные устройства.В будущем мы будем стремиться к созданию портативных термоэлектрических зарядных устройств для мобильных телефонов».

    По мнению ученых, тепла от системы центрального отопления хватит для выработки тока, достаточного для зарядки бытовых приборов. Предполагается, что рядом с системой отопления должен быть установлен термоэлектрический генератор, а полученная электроэнергия будет передаваться на электропроводку и заряжать небольшие устройства. Благодаря своим небольшим размерам устройство может быть портативным.Одним из ключевых моментов является безопасность этой системы как для пользователя, так и для электронного оборудования, подключенного к этому устройству.

    Система предназначена для работы при очень высоких температурах, так как созданная углеродная наноструктура чрезвычайно термостойкая. Это несомненное преимущество для использования устройства в промышленности. Кроме того, при необходимости огнеупорный корпус устройства может быть разработан для промышленного применения. Для бытового использования температуры системы отопления помещения будет достаточно, чтобы устройство вырабатывало электроэнергию, особых требований к материалам корпуса устройства не потребуется, поэтому устройство можно сделать финансово доступным для рядовых потребителей.

    Сейчас ученые готовят два патента на изобретения.



    Отказ от ответственности: AAAS и EurekAlert! не несут ответственности за достоверность новостных сообщений, размещенных на EurekAlert! содействующими учреждениями или для использования любой информации через систему EurekAlert.

    %PDF-1.6 % 4676 0 объект >/Контуры 198 0 R/Метаданные 4729 0 R/AcroForm 4724 0 R/Страницы 4665 0 R/StructTreeRoot 209 0 R/Тип/Каталог>> эндообъект 198 0 объект > эндообъект 4729 0 объект >поток 2013-02-14T12:00:54+01:002013-01-29T15:36:32+01:002013-02-14T12:00:54+01:00Adobe Acrobat 8. 0 Объединить файлыapplication/pdf

  • Боб Шнапп
  • uuid: 2b049b4c-6a43-485a-88fe-0f2865d31723uuid: 231ce380-e6b1-4816-9bbd-733874cfb080Adobe Acrobat 8.0 конечный поток эндообъект 4724 0 объект >/Кодировка>>>>> эндообъект 4665 0 объект > эндообъект 209 0 объект > эндообъект 210 0 объект > эндообъект 211 0 объект > эндообъект 3839 0 объект > эндообъект 3838 0 объект > эндообъект 3837 0 объект > эндообъект 69 0 объект >/MediaBox[0 0 841. 92 595.32]/Ресурсы>/Шрифт>/ProcSet[/PDF/Текст/ИзображениеB/ИзображениеC/ИзображениеI]>>/Тип/Страница>> эндообъект 4669 0 объект > эндообъект 70 0 объект >поток x}[k0e#S$-ӆc:u1.Svٿ_PfT’u\n]V~ شle77g*(G8’@Y JI]q.Kژ[email protected] > ” 9QɈ[IqY”0yi.&So-|

    …`cV&_ks*$d(\QDZs:Ҡ\$:_|’mV>Uu]?vQh`J{Y:O, Q’Na`S::(:˨ =Eq\!hWnVBhT0gP|ƤTb конечный поток эндообъект 4678 0 объект > эндообъект 4694 0 объект > эндообъект 133 0 объект > эндообъект 135 0 объект > эндообъект 136 0 объект [278 0 0 0 0 0 0 0 0 3 333 333 389 584 274 333 278 278 556 556 556 556 556 556 556 556 556 556 556 556 556 556 278 0 0 0 0 0 0 1015 667 667 722 722 667 611 778 0 278 500 667 556 833 722 0 667 0 0 667 611 722 0 0 0 667 0 0 0 0 0 0 556 0 556 556 500 556 556 278 556 556 222 0 500 272 833 556 556 556 556 353 500 278 556 500 722 500 500 500 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 556 0 0 0 0 0 0 556] эндообъект 4697 0 объект > эндообъект 4698 0 объект [278 0 0 0 0 0 0 0 333 333 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 667 0 722 0 667 611 0 722 278 0 0 556 0 722 778 667 778 722 667 611 722 0 0 0 667 0 0 0 0 0 0 0 556 0 500 0 556 278 0 0 222 0 0 222 0 556 556 0 0 333 500 278 556 0 0 0 500] эндообъект 4680 0 объект > эндообъект 4681 0 объект [250 0 0 0 0 0 0 0 0 3 333 333 0 564 250 333 250 278 500 500 500 500 500 500 500 500 500 500 500 500 500 500 500 500 50000 500 500 278 278 0 564 0 0 0 722 667 667 722 611 556 722 722 333 389 722 611 889 722 722 556 722 667 556 611 722 722 944 0 722 722 944 0 722 0 0 0 0 0 0 0 0 444 500 444 500 444 333 500 500 278 278 500 278 778 500 500 500 500 500 333 389 278 500 500 722 500 500 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 444] эндообъект 72 0 объект >поток x XMr[D(ReHE0eka셊$eFٕ}]YJH”!IqsHԭ|?{9a jXCƔk˜cM)83V1 2! 0Pc_A1iq’ ~pP:36cl;cec(Oval!c#E/壣?,

    ?1֏ yDbKA|F36P%B161k3]f&c0v{ی591^X}&[email protected]䰆 Ȥױx+]] * `,+XDB^h\wca*H8HHE+TPa: eһׁȊN0ķ

    Разработан самый эффективный в мире термоэлектрический материал

    Приблизительно 90 процентов электроэнергии в мире вырабатывается за счет тепловой энергии. К сожалению, системы производства электроэнергии работают с эффективностью от 30 до 40 процентов, а это означает, что около двух третей потребляемой энергии теряется в виде отработанного тепла. Несмотря на это, неэффективность современных термоэлектрических материалов, которые могут преобразовывать отработанное тепло в электричество, означает, что их коммерческое использование ограничено. Теперь исследователи разработали термоэлектрический материал, который, как они утверждают, является лучшим в мире для преобразования отработанного тепла в электричество, потенциально предоставляя практический способ улавливания части энергии, которая в настоящее время теряется.

    Новый материал, основанный на обычном полупроводниковом теллуриде, устойчив к воздействию окружающей среды и, как ожидается, будет преобразовывать от 15 до 20 процентов отработанного тепла в электричество. Исследовательская группа, состоящая из химиков, материаловедов и инженеров-механиков из Северо-Западного университета и Мичиганского государственного университета, говорит, что материал демонстрирует термоэлектрическую добротность (или «ZT») 2,2, что, по их утверждению, является самым высоким из известных на сегодняшний день.

    Чем выше ZT материала, тем эффективнее он преобразует тепло в электричество.Хотя теоретического верхнего предела ZT не существует, ни один из известных материалов не демонстрирует ZT выше 3. Исследователи полагают, что при ZT 2,2 новый материал достаточно эффективен для практического применения и может способствовать более широкому внедрению термоэлектриков. промышленность.

    «Наша система является самой эффективной термоэлектрической системой при любой температуре», — сказал Меркури Г. Канатзидис, руководитель исследования. «Материал может преобразовывать тепло в электричество с максимально возможной эффективностью.На этом уровне существуют реальные перспективы рекуперации высокотемпературного сбросного тепла и превращения его в полезную энергию». исследования, которые показали, что они значительно улучшились в последние годы.Настолько, что марсоход Curiosity оснащен термоэлектрическими элементами из теллурида свинца, хотя его система имеет ZT только 1. BMW также тестирует системы для сбора тепла от выхлопных систем и двигателей внутреннего сгорания.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.