เทคโนโลยีเทอร์โมอิเล็กทริกเพื่อเก็บเกี่ยวพลังงานจากเครื่องยนต์สันดาปภายใน

พื้นหลัง:
ในรถยนต์เพียง¹ / ₃ของพลังงานที่มีศักยภาพในน้ำมันเชื้อเพลิงจะถูกแปลงเป็นพลังงานกลและส่วนสำคัญของพลังงานที่จะหายไปเป็นความร้อน

ก่อนหน้านี้มีความพยายามในการพักฟื้นพลังงานที่หายไปนี้ ในช่วงต้นปี 1990 ปอร์เช่ได้พัฒนาเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเทอร์โมอิเล็กทริก (ATEG) ซึ่งไม่ผ่านขั้นตอนการทำต้นแบบ ปัจจุบันปอร์เช่มอเตอร์สปอร์ตกำลังทดสอบระบบเก็บเกี่ยวพลังงานความร้อนในรถแข่งซีรีส์ LeMans

นอกเหนือจากการวิจัยของปอร์เช่แล้วจีเอ็มยังร่วมมือกับ Future Tech, LLC เพื่อสำรวจความคิดในการใช้เทคโนโลยีพวกเขาเพื่อเก็บเกี่ยวพลังงานจากเครื่องยนต์สันดาปภายใน ผู้ผลิตยานยนต์อื่น ๆ เช่น BMW ก็กำลังสำรวจเทคโนโลยีนี้เช่นกัน

ปัจจุบันการใช้พลังงานใน

• รถยนต์ขนาดเล็กประมาณ 150 W
• รถบรรทุกขนาดใหญ่ประมาณ 500 W

หากเทคโนโลยีนี้สามารถนำไปใช้งานได้อย่างประสบความสำเร็จส่วนประกอบต่างๆเช่นหม้อน้ำปั๊มน้ำและเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับสามารถลดปริมาณงานหรือลบออกจากระบบได้อย่างมีประสิทธิภาพซึ่งจะช่วยลดภาระให้กับเครื่องยนต์สันดาปภายใน

คำถาม:
ด้วยความสนใจที่เพิ่มขึ้นในเทคโนโลยีสีเขียวมีอุปสรรคด้านเทคโนโลยีที่มีประสิทธิภาพที่ป้องกันไม่ให้มีการใช้พลังงานจากเครื่องยนต์สันดาปภายในโดยใช้เทคโนโลยีเทอร์โมอิเล็กทริกหรือไม่?

อ้างอิง:

• ต้องใช้อันไหนที่ตรงกับแรงดันขาออกหรือแรงดันไฟฟ้าวงจรเปิด
• ประโยชน์ของเทคโนโลยีเทอร์โมอิเล็กทริกสำหรับรถยนต์
• สัญญาและปัญหาของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเทอร์โมอิเล็กตริก
• การสร้างแบบจำลองของยานยนต์ ThermoElectricGenerator (ATEG)
• เทอร์โมอิเล็กตริกเพื่อแทนที่ตัวเลือกรถยนต์และปรับปรุง MPG
• เครื่องกำเนิดไฟฟ้าความร้อน - ไฟฟ้าในเครื่องยนต์ดีเซลเทอร์โบชาร์จ
• นักวิจัยของ Kettering University กำลังทำงานร่วมกับ General Dynamics เพื่อเปลี่ยนพลังงานความร้อนที่ไม่ได้ใช้ของระบบขับเคลื่อนเป็นพลังงานที่มีประโยชน์และสะอาด
• LeMans Racer 919 ไฮบริดของปอร์เช่เกิดขึ้นหลังจากที่สองในสามของพลังงานน้ำมันเบนซินที่สูญเสียไปจากความร้อน
• ชาวเยอรมันพยายามแทนที่ Alternator ด้วย Thermoelectric Generators หรือ TEGs
• พอร์ช 919 Hybrid LMP1 Le Mans ต้นแบบ ...

เชิงอรรถ

ปัญหาที่ซ้ำกันมีความเกี่ยวข้อง แต่ก็ยังแตกต่างกันอย่างเห็นได้ชัด ลำดับพลังงานที่มีอยู่ในการกู้คืนจากเครื่องยนต์สันดาปภายในมีค่ามากกว่า GPU ของการ์ดแสดงผล ดังนั้นการประหยัดจากขนาดจึงแตกต่างกันดังนั้นจึงเป็นไปได้ในการแก้ปัญหา

เช่นเดียวกับเทคโนโลยีใหม่ ๆ ค่าใช้จ่ายเป็นตัวขับเคลื่อนที่สำคัญที่นี่ นอกจากนี้อุปกรณ์เหล่านี้ผลิตกระแสไฟฟ้าซึ่งเป็นรูปแบบของพลังงานที่รถยนต์สันดาปภายในทั่วไปสามารถใช้สำหรับอุปกรณ์เสริมเท่านั้น สิ่งนี้จะปรับปรุงประสิทธิภาพการใช้เชื้อเพลิงอย่างมีประสิทธิภาพ แต่กำไรจะค่อนข้างน้อย

โดยทั่วไปวิศวกรลังเลที่จะใช้เทคโนโลยีใหม่ที่มีราคาแพงซึ่งค่อนข้างไม่ได้ทดสอบเมื่อวิธีการที่มีอยู่นั้นเพียงพอสำหรับการบรรลุเป้าหมาย ในกรณีนี้ผู้ผลิตรถยนต์ส่วนใหญ่พยายามผลิตสินค้าที่มีต้นทุนการแข่งขันสูง ผู้ที่มีความกังวลเกี่ยวกับประสิทธิภาพการใช้เชื้อเพลิงมากที่สุดมักจะพิจารณารถยนต์ไฮบริด (หรือไฟฟ้าทั้งหมด) แทนการขับเคลื่อนด้วยเครื่องยนต์สันดาปภายในมาตรฐาน ผู้บริโภครายอื่นส่วนใหญ่ต้องการซื้อรถยนต์ที่ราคาถูกกว่ารถคันอื่นที่สามารถเพิ่มประสิทธิภาพการใช้เชื้อเพลิงได้เล็กน้อย

มีเหตุผลที่ดีว่าทำไมถึงแม้ว่าลิงก์ส่วนใหญ่ของคุณมาจากหลายปีที่ผ่านมามีน้อยมากที่มาจากลิงก์เหล่านั้น เศรษฐศาสตร์และวิศวกรรมไม่เป็นที่นิยม ส่วนหนึ่งของศิลปะของเครื่องยนต์กำลังทิ้งความร้อนให้เร็วที่สุด นอกจากนี้ความร้อนเป็นรูปแบบพลังงานคุณภาพต่ำดังนั้นเมื่อพลังงานของคุณเป็นความร้อนคุณได้สูญเสียโอกาสที่ดีที่สุดในการทำงานให้เสร็จแล้ว ลองดูที่รายละเอียดสองอย่างนั้น

การกำจัดความร้อนอย่างรวดเร็วเป็นชื่อของเกม

ไอเสียถูกออกแบบมาเพื่อรับความร้อนและผลิตภัณฑ์จากการเผาไหม้ออกไปจากเครื่องยนต์ หม้อน้ำทำหน้าที่คล้ายกันในการถอดและกระจายความร้อน

ความร้อนทิ้งอย่างรวดเร็วเป็นสิ่งสำคัญในเครื่องยนต์ความร้อนเนื่องจากประสิทธิภาพขึ้นอยู่กับอุณหภูมิของอ่างเก็บน้ำเย็นและเดลต้าถึงอุณหภูมิที่สูงขึ้น

ดังนั้นสิ่งที่คุณใส่ลงไปเช่นอุปกรณ์เก็บพลังงานที่คุณเสนอจะทำให้อัตราการความร้อนออกจากเครื่องยนต์ช้าลง สิ่งนี้ไม่เพียงลดประสิทธิภาพ (ดูเหมือนแปลกประหลาดที่คุณไม่ได้รวมประสิทธิภาพไว้ในการพิจารณา: ทำไมคุณถึงมองการเก็บเกี่ยวพลังงานด้วยล่ะ?) นอกจากนี้ยังเพิ่มอุณหภูมิสมดุลของชิ้นส่วนที่ทำงานของรถยนต์ทำให้อายุการใช้งานสั้นลง

หากเชื้อเพลิงมีค่าที่การเก็บเกี่ยวพลังงานดูน่าสนใจมันก็คุ้มค่าที่จะทำให้รถยนต์มีประสิทธิภาพมากขึ้นในตอนแรกเพื่อให้มีความร้อนเหลือทิ้งน้อยลง: อันดับแรกลดการใช้พลังงานที่มีมูลค่าสูงก่อนที่จะพยายามรีไซเคิลมูลค่าต่ำ พลังงาน. และนั่นทำให้ฉันไปที่ ...

พลังงานกับ exergy

ความร้อนในกรณีส่วนใหญ่เป็นของเสีย มันเป็นพลังงานรูปแบบที่มีประโยชน์น้อยที่สุด นั่นคือสิ่งที่ขีด จำกัด ประสิทธิภาพของ Carnot กำลังบอกคุณ: เพื่อให้ได้ผลงานใด ๆ จากความร้อนระดับต่ำคุณสามารถทำได้ด้วยประสิทธิภาพที่ต่ำมากเท่านั้น นั่นคือความร้อนเกือบทั้งหมดจะอยู่ในระดับความร้อน

เมื่อทำวิศวกรรมที่มีความร้อนและรูปแบบอื่น ๆ ของพลังงานก็มีประโยชน์มากที่จะสร้างขึ้นสัญชาตญาณที่จะแยกแยะระหว่างพลังงาน (สิ่งที่วัดได้ในจูลส์) และเอ็กเซอร์ยี (สิ่งที่ได้รับงานทำ) รูปแบบที่พลังงานอยู่นั้นกำหนดว่าจะทำงานได้มากแค่ไหน พลังงานเคมีเช่นเชื้อเพลิงสามารถทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ - มีพลังงานสูงมาก แต่พลังงานปริมาณเท่ากันกับความร้อนสามารถทำงานได้น้อยลง - มันมี exergy ต่ำมาก เครื่องยนต์สันดาปภายในไม่มีประสิทธิภาพมากนักเพราะใช้พลังงานสูง (เคมี) และเปลี่ยนเป็นพลังงานความร้อนต่ำ

เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับต่ำต้อยเป็นงานที่ดีมาก เครื่องกำเนิดไฟฟ้าโซลิดสเตทโซลิดสเตทไม่เข้าใกล้ไม่ได้อยู่ในค่าใช้จ่ายไม่ใช่ในประสิทธิภาพ การใช้การหมุนแบบสัมพัทธ์ของตัวนำและแม่เหล็กเป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพมากในการเปลี่ยนความร้อนให้เป็นไฟฟ้า: นั่นคือสาเหตุที่มันถูกใช้ในโรงไฟฟ้ารถยนต์รถยนต์จักรยานและอื่น ๆ

ดังนั้นถึงแม้ว่าการเก็บเกี่ยวพลังงานจะดูฉลาด แต่ก็เป็นวิศวกรรมที่ไม่ดี: มันพยายามแก้ไขอาการหนึ่งแทนที่จะแก้ไขสาเหตุที่สำคัญ

หากคุณต้องการผลงานของจูลเหล่านั้นให้มากขึ้นให้ทำงานให้สำเร็จก่อนจูลเหล่านั้นจะอยู่ในรูปของความร้อน

การใช้ความคิด / เทคโนโลยีใด ๆ ขึ้นอยู่กับความคุ้มทุน ประสิทธิภาพเป็นเพียงส่วนหนึ่งของการวิเคราะห์ หากโมดูลนั้นฟรีและไม่เคยผิดพลาดพวกเขาจะถูกใช้งานอย่างแน่นอน อย่างไรก็ตามโมดูลอุณหภูมิสูงมีราคาแพงสำหรับการผลิตพลังงานของพวกเขา; ทำให้พวกเขาในปัจจุบันไม่คุ้มค่า

EnergyNumbers ทำงานได้ดีในการอธิบายเกี่ยวกับอุณหพลศาสตร์ที่เกี่ยวข้อง เพราะ Carnot คุณไม่สามารถเก็บเกี่ยวพลังงานจำนวนมากในแบบนี้ นี่คือเหตุผลว่าทำไมเงินสำหรับโมดูล peltier นั้นถูกใช้ไปกับประสิทธิภาพของเครื่องยนต์ / ประสิทธิภาพที่เพิ่มขึ้นแทน อย่างไรก็ตามความร้อนเหลือทิ้งที่มีอุณหภูมิสูงจะอยู่ที่นั่นโดยไม่คำนึงถึงและเมื่อเทอร์โมอิเล็กทริกกลายเป็นต้นทุนที่มีประสิทธิภาพ

แม้จะมีสิ่งที่ผู้คนอาจโฆษณาความคิด / เทคโนโลยีไม่เป็น "สีเขียว" จนกว่าจะสามารถดึงน้ำหนักของตัวเองในการวิเคราะห์ผลประโยชน์ต้นทุน คุณต้องมองภาพรวมทั้งหมด ใช้เงินดอลลาร์และวัตถุดิบเป็นจำนวนเท่าใดในการจัดหาพลังงาน "สีเขียว" นี้

หากคุณต้องการค้นพบด้วยตัวคุณเองนี่คือโมดูลอุณหภูมิสูงที่คุณสามารถกำหนดราคาและประเมินผลได้ โปรดจำไว้ว่าวัตต์ที่ระบุไว้เป็นพลังงานที่ใช้ไม่ใช่พลังงานที่สร้างขึ้น tetech.com