Cómo convertir la energía térmica directamente en electricidad

Answer 1

Si desea generar electricidad a partir del calor de una manera simple que no tenga partes móviles, esto generalmente implica termopares .

Los satélites interplanetarios que vuelan hacia planetas como Júpiter y Saturno están tan lejos del sol que no pueden usar paneles solares para generar electricidad. Estos satélites utilizan RTG ( generadores termoeléctricos de radioisótopos ) para generar su energía. Un RTG utiliza material radiactivo (como el plutonio) para generar calor, y los termopares convierten el calor en electricidad. Los RTG no tienen partes móviles, por lo que son confiables y el material radiactivo genera calor durante muchos años.

Scullin dice que es lo mismo con estas PowerCards termoeléctricas. Si tiene una gran fuente de calor residual, como la pila de escape de una central eléctrica de carbón, entonces reúne muchas PowerCards. Pero si no tiene mucho calor, solo usa algunos de ellos.

“Eventualmente, nos gustaría tener termoeléctricos en el cuerpo humano, y en edificios y en todo tipo de lugares”, dice Scullin.

Según investigadores de la Universidad de Minnesota, una nueva aleación con propiedades únicas puede convertir el calor directamente en electricidad . La aleación, un compuesto multiferroico de níquel, cobalto, manganeso y estaño, puede ser no magnético y altamente magnético, dependiendo de su temperatura.

para detalles ver:

https://www.npr.org/sections/all…

La nueva aleación puede convertir el calor directamente en electricidad

puede haber otras formas también …

Answer 2

No. Pero hay varias formas de convertir la diferencia de calor en electricidad.

Esta es una diferencia crítica. Si el calor mismo pudiera convertirse directamente en electricidad, podríamos generar toda la energía eléctrica que necesitábamos del calor en el aire que nos rodea. La generación de energía utilizable requiere tener una región caliente y una región fría, y hacer uso del flujo de calor entre ellas, de una forma u otra, para generar energía.

La forma tradicional de hacerlo es con una máquina de calor (como una máquina de vapor). Puede aprovechar las diferencias de temperatura más pequeñas con termopares. El problema es que la cantidad de energía que puede retirar está relacionada con la diferencia de temperatura, por lo que generalmente necesita una gran diferencia para generar una cantidad útil de energía.

Answer 3

Cada diferencia de temperatura tiene su método de conversión óptimo.

A diferencias de temperatura muy pequeñas (¡hasta un grado Celcius!) Puede usar el motor Stirling.

Cuando tiene una diferencia> 200C, el ciclo de vapor de Rankine es más eficiente

Cuando tiene una diferencia> 600C, el ciclo de Brayton gana, usando helio o CO2 supercrítico.

Answer 4

El efecto Peltier / Seebeck puede generar voltaje a partir de un diferencial de temperatura. Sin embargo, la eficiencia (potencia) de tal generación no es excelente. En términos más generales, esos dispositivos se ejecutan al revés, para generar un diferencial de temperatura. En general, para enfriar una CPU o un refrigerador silencioso de una habitación de hotel o algo así, transportando el calor.

Con respecto al artículo en cuestión: se informa que el nuevo material es eficiente a 850 K, o alrededor de 600 grados C. Eso es un poco más alto que el geotérmico típico, incluso después del bombeo de calor.

Answer 5

La forma más eficiente en este momento es un motor Diesel. Los realmente grandes, como los motores diesel marinos, pueden obtener alrededor del 40% de eficiencia térmica. Las turbinas están muy cerca de alrededor del 35%. En cualquier caso, en realidad estás convirtiendo energía térmica en energía mecánica. El generador eléctrico convierte la energía mecánica en energía eléctrica de manera bastante eficiente, en algún lugar dentro del rango alto del 90%.

La producción de electricidad es bastante derrochadora: se pierden dos tercios o más de su energía térmica. Lo que hace que valga la pena es que es mucho más fácil de transportar y usar que cualquier otra cosa

Answer 6

sí podemos, pero podemos usarlos para generar menos cantidad de energía, por ejemplo, una unidad puede generar 12 v a la vez, estos se denominan generadores termoeléctricos (TEG).

pero la eficiencia del (TEG) es de alrededor del 43% solo para generar más potencia, necesitaría matrices masivas del (TEG)

Un módulo termoeléctrico es un circuito que contiene materiales termoeléctricos que generan electricidad directamente del calor. Un módulo termoeléctrico consta de dos materiales termoeléctricos distintos que se unen en sus extremos: un tipo n (cargado negativamente); y semiconductores de tipo p (carga positiva). Una corriente eléctrica directa fluirá en el circuito cuando haya una diferencia de temperatura entre los dos materiales. Generalmente, la magnitud actual tiene una relación proporcional con la diferencia de temperatura. (es decir, cuanto mayor es la diferencia de temperatura, mayor es la corriente). En la aplicación, los módulos termoeléctricos en la generación de energía funcionan en condiciones mecánicas y térmicas muy difíciles. Debido a que operan en gradiente de temperatura muy alta, los módulos están sujetos a grandes tensiones y tensiones inducidas térmicamente durante largos períodos de tiempo. También están sujetos a fatiga mecánica causada por un gran número de ciclos térmicos. Por lo tanto, las uniones y los materiales deben seleccionarse para que sobrevivan a estas duras condiciones mecánicas y térmicas. Además, el módulo debe estar diseñado de manera que los dos materiales termoeléctricos estén térmicamente en paralelo, pero eléctricamente en serie.

estos también se usan en la construcción del satélite de Plutón porque Plutón está lejos del sol, por lo que la energía es generada por el generador termoeléctrico Radioisótopo, que convierten el calor de la desintegración radiactiva en electricidad.

si quieres un modelo de TEC que funcione, visita el enlace Módulo termoeléctrico que hice yo mismo

Answer 7

Un dispositivo Peltier funciona bien para esta aplicación si hay un nivel decente de gradiente térmico para trabajar. Por lo general, se usan en enfriadores eléctricos compactos y móviles, pero funcionan de la misma manera en el reverso (Inicio). Tienden a no ser muy eficientes (5-8%) y los dispositivos TEC / TEG de alta temperatura son más caros (página en tetech.com), pero pueden hacer el trabajo con una corriente mucho más alta que el termopar y el bimetal dispositivos. Los he usado en controladores de temperatura PID y bombas de calor en nuestro laboratorio en muchas ocasiones.
Si desea obtener más información sobre la teoría de la operación, busque Seebeck y Peltier.

Answer 8

El calor por sí solo NUNCA se puede convertir en electricidad, a menos que esté hablando de un efecto fotoeléctrico donde la unión se sintoniza / selecciona para InfraRed (qué calor emite).

La célula solar totalmente de carbono aprovecha la luz infrarroja

¿por qué? ¡Todos los demás métodos para generar energía a partir del “calor” requieren una DIFERENCIA DE TEMPERATURA! Si todas las cosas tienen la misma temperatura, cualquiera que sea la temperatura, no puedes hacer el poder en el sentido tradicional.

sin embargo, si puede usar ese “calor” para apoyar / crear una diferencia de temperatura, entonces tiene dos formas de hacerlo.

Una es la forma “normal” de usar un motor térmico (motor de investigación, ciclo de carnot, etc.). ¡La NASA ha actualizado su fuente de calor nuclear a esto para obtener más energía del mismo montón!

El otro es el efecto termoeléctrico, y es muy simple (dos cables de diferentes materiales), pero no tan eficiente como el motor térmico.

Answer 9

Depende mucho.

Thermophotovoltalics es una conversión directa de calor a electricidad. Caro…

Si puede acoplar el calor con un disipador de calor, entonces puede sacarle provecho. Los motores térmicos están limitados por el ciclo de Rankin. Eficiencia = (Thot – Tcold) / Thot, donde todo es Kelvins.

Los termopares usan calor para agregar energía y, por lo tanto, crean una diferencia de potencial y una corriente para los electrones.

El calor hace que el clima. El clima hace que los rayos por la fricción entre el aire y las gotas de agua rocen los electrones que se acumulan un poco antes de superar la resistencia del aire a la corriente.

Seguro que habrá más …

Answer 10

Existen diferentes tecnologías. Incluso,

– Generadores termoeléctricos con termopares.

– Usar calor para generar vapor y luego usar vapor para impulsar generadores
– Uso de motores Stirling para crear energía eléctrica a partir del calor. Estos motores se usan en CSP (Energía Solar Concentrada) para crear los rayos enfocados del Sol en electricidad.

– Uso del efecto mecánico cuántico para convertir el calor en electricidad.
Este método se descubrió recientemente y todavía se está trabajando en el laboratorio. En este método, un compuesto de platino y níquel se coloca bajo un campo magnético y la salida de voltaje se amplifica con un factor de 10 o más.

Answer 11

Todas las respuestas existentes parecen odiar las partes móviles.

Los motores Stirling convierten directamente la energía térmica en movimiento, que puede traducirse de manera más eficiente, hasta un 50%, en energía eléctrica mediante la expansión y contracción del gas en un cilindro sellado. Requieren menos mantenimiento con el tiempo que los motores de gasolina; Las piezas de alto grado deben dar como resultado una larga vida útil.

Para aquellos que odian las partes móviles, la NASA está trabajando en un dispositivo llamado ASRG – Generador avanzado de radioisótopos Stirling – para convertir el calor producido por Pu-238 en electricidad con una eficiencia del 26-35%, ¡y una vida útil esperada de 17 años o más! Estos dispositivos serán más adecuados para las sondas espaciales, donde el mantenimiento es imposible, una vez que hayan terminado.

Answer 12

Aunque todavía no es tan eficiente, aquí hay algunas formas:

Los generadores termoeléctricos convierten el gradiente de temperatura directamente en energía eléctrica (efecto Seebeck).

Los materiales piroeléctricos generan energía eléctrica cuando se calientan o enfrían. Para generar energía utilizable continuamente utilizando este enfoque, se requeriría calentar y enfriar repetidamente un material piroeléctrico.

Además, lea sobre: ​​-
Generador termoeléctrico de radioisótopos

Pregunta similar: –
@ ¿Cómo podemos convertir eficientemente el calor directamente en electricidad?

Answer 13

Directamente, sin partes móviles? Sí, se llama generador termoeléctrico.

No muy eficiente, pero muy confiable. Los generadores termoeléctricos han estado alimentando la nave espacial Voyager durante décadas.

Generador termoeléctrico – Wikipedia

Más convencionalmente, la mayoría de la electricidad comercial se produce a partir de energía térmica creada por la quema de combustibles fósiles o del calor de la fisión nuclear.

Incluso la energía hidroeléctrica y el viento provienen indirectamente de la energía térmica que el sol suministra a la tierra.

Answer 14

Las centrales térmicas, las centrales nucleares generan energía eléctrica al convertir la energía térmica en energía mecánica y luego en energía eléctrica.

El calor del reactor o la caldera se usa para producir vapor a alta presión y temperatura … la corriente va a las turbinas que convierten la energía térmica en energía mecánica, … Las turbinas se acoplan a generadores que convierten la energía mecánica en energía eléctrica.

Lo mismo sucede en pequeños motores alternativos o turbinas de gas acopladas a generadores

..imagen ciencia del crédito cómo funciona works.com.

Answer 15

Puede hacerlo, hay generadores termoeléctricos llamados Juntas Peltier que son básicamente una serie de muchos termopares.

Sin embargo, no son muy eficientes, son reversibles, lo cual es interesante si bombea corriente hacia ellos, puede crear una diferencia de temperatura positiva o negativa en sus dos caras térmicas.

Answer 16

Un termopar.

Puede convertir la energía térmica en energía eléctrica directamente.
Un dispositivo termoeléctrico crea voltaje cuando hay una temperatura diferente en cada lado. Por el contrario, cuando se le aplica un voltaje, crea una diferencia de temperatura. A escala atómica, un gradiente de temperatura aplicado hace que los portadores de carga en el material se difundan del lado caliente al lado frío.

Este efecto puede usarse para generar electricidad, medir la temperatura o cambiar la temperatura de los objetos. Debido a que la dirección de calentamiento y enfriamiento está determinada por la polaridad del voltaje aplicado, los dispositivos termoeléctricos pueden usarse como controladores de temperatura.

Answer 17

Alfred Dominic Vella es muy correcto. “Lo mejor” es un concepto nebuloso. ¿Mejor como en el más eficiente de todos los métodos? ¿El más rentable? en que lugar del mundo ¿Mejor como para poder trabajar desatendido, con mantenimiento intermitente o requiriendo personal a tiempo completo (las grandes plantas generadoras de vapor solares de megavatios requieren que muchas personas los manejen)? ¿Mejor como construir barato inicialmente, o el costo menos costoso por unidad de energía para construir inicialmente ? Momento mejor es justo lo que puede construir con las habilidades y materiales disponibles.

Toda ingeniería es una compensación entre objetivos en competencia … y pedir lo “mejor” en una pregunta sin definir más las prioridades asignadas a los objetivos es solo pedir problemas.

Sería como preguntar, “cuál es la mejor escuela para que yo asista”. Algunas personas podrían decir: “Harvard”, pero en TAN MUCHOS CASOS esa sería la respuesta INCORRECTA. ¿Qué pasa si no prosperas en un ambiente estresante altamente competitivo? ¿Qué sucede si no tiene ninguna esperanza de obtener una beca y no tiene ninguna expectativa realista de poder pagarla? ¿Qué pasa si no hablas inglés? ¿Qué pasaría si, sin fallar el tuyo, estás en la lista de vigilancia terrorista del gobierno de los EE. UU. Y serías detenido si vinieras a los EE. UU., O solo estuvieras en una lista de exclusión aérea? En todos esos casos, Harvard probablemente no sería el “mejor” para usted.

Por favor amigos, no solo pregunten “¿Cuál es la mejor X?” sin incluir alguna pista de los criterios por los cuales espera que juzguemos mejor: cómo USTED define mejor. Si no lo hace … puede obtener malas respuestas (basura adentro, basura afuera). Por lo menos, las personas perderán tiempo explorando definiciones alternativas de “mejor”, en lugar de concentrarse en lo que USTED valora.

Answer 18

¡Por supuesto! Así es como funciona la mayoría de las centrales eléctricas en el mundo en este momento. Pero solo puede convertir una diferencia de temperatura en alguna otra forma de energía, como la energía eléctrica. Necesita que su sistema de generación de energía esté en contacto con dos depósitos de calor diferentes a diferentes temperaturas. Cuanto mayor sea la diferencia, más energía se puede extraer.

Típicamente, una planta de energía calienta una parte de su sistema quemando combustible o dividiendo átomos de uranio, o concentrando energía solar en una torre central usando un montón de espejos. Otra parte del sistema se mantiene aproximadamente a la misma temperatura que el entorno circundante, ya sea usando una gran torre de enfriamiento o usando agua de un río. La energía eléctrica se puede extraer de la diferencia entre las dos temperaturas.

Si la diferencia de temperatura es suficiente para hervir agua en vapor y luego enfriarla a un líquido, entonces, con mucho, la forma más eficiente de extraer la energía disponible es utilizando una turbina de vapor conectada a un generador eléctrico.

La energía eléctrica también se puede extraer utilizando el efecto Seebeck, que es mucho menos eficiente pero más simple y no requiere partes móviles.

Answer 19

Hay dispositivos termoeléctricos de estado sólido que utilizan lo que se llama el efecto Seebeck, estos no son muy eficientes ni potentes. Para la mayor parte de la electricidad que usamos hoy en día, el calor de la combustión de gas, carbón o combustibles nucleares se usa para expandir un propelente como vapor, propano, refrigerantes o CO2 supercrítico para hacer girar una turbina que alimenta un generador. Los motores de vapor también se usaban en los primeros días para alimentar generadores. Hay otros, como los motores Stirling, que también pueden usar calor para alimentar un generador, la mayoría de estos muy pequeños en comparación con los generadores de turbina. También se pueden utilizar fuentes naturales como las aguas termales geotérmicas o se pueden perforar pozos para acceder al calor de las rocas a grandes profundidades para impulsar una turbina.

Answer 20

Métodos:
Generador termoeléctrico
Convertidor termiónico

Estas son las variantes de las clasificaciones anteriores;
Termo-fotovoltaica
Convertidor térmico a eléctrico de metal alcalino

Lamentablemente, son ineficientes (van del 5% al ​​20%)