alternativeАльтернативная энергетика и экология (ISJAEE)Alternative Energy and Ecology (ISJAEE)1608-8298Международный издательский дом научной периодики "Спейс10.15518/isjaee.2016.19-20.029-040alternative-858Research ArticleНетрадиционные источники возобновляемой энергииUnconventional RESЭкспериментальное исследование характеристик отопительно-варочной термоэлектрической печиExperimental Study of the Thermoelectric Wood Burning Stove CharacteristicsНикитинА. Д.NikitinA. D.

Сведения об авторе: инженер-исследователь кафедры «Атомные станции и возобновляемые источники энергии», Уральский федеральный университет.

Образование: Уральский федеральный университет (УрФУ) (2016 г.).

Область научных интересов: малая и нетрадиционная энергетика; энергетический анализ эффективности установок нетрадиционной энергетики; солнечная энергетика; исследования теплофизических процессов в энергетике.

Награды и научные премии: победитель всероссийских выставок и конференций, имеет грамоты.

Публикации: 30. 

д. 19, ул. Мира, г. Екатеринбург, 620002

Information about the author: Research Engineer of “Nuclear power plants and renewable energy sources” Department, Ural Federal University.

Education: Ural Federal University, 2016.

Research area: small-scale power engineering and alternative energy; energy efficiency analysis of alternative energy plants; solar power engineering; study of thermophysical processes in the energy sector.

Awards: winner of the All-Russian exhibitions and conferences, certificate of merit.

Publications: 30.

19 Mira str., Yekaterinburg, 620002

ЩеклеинС. Е.ShchekleinS. E.

Сведения об авторе: д-р техн. наук, профессор, заведующий кафедрой «Атомные станции и возобновляемые источники энергии» Уральского федерального университета имени первого Президента России Б.Н. Ельцина.

Научный руководитель ряда реализованных инновационных проектов, в т.ч., «Энергоэффективный дом для села», «Системы солнечного энергоснабжения автономных потребителей специального назначения», «Солнечные системы охранной сигнализации» и др.

Член редколлегий журналов «Известия вузов. Ядерная энергетика», международного научного журнала «Альтернативная энергетика и экология», сборника трудов УГТУ-УПИ «Теплофизика ядерных энергетических установок», трудов Одесского национального политехнического университета, научно-технического журнала «Энергоэффективность и анализ».

Заслуженный энергетик России, действительный член Международной энергетической академии.

Образование: Уральский политехнический институт (УГТУ-УПИ) (1972 г.).

Область научных интересов: термодинамика ядерных энергетических установок; проблемы атомной энергетики и теплофизики двухфазных потоков; продление ресурса и повышение надежности оборудования АЭС; солнечная энергетика; ветровая энергетика; биоэнергетика.

Публикации: более 450, в том числе, 5 монографий, 26 изобретений. 

д. 19, ул. Мира, г. Екатеринбург, 620002

Information about the author: D.Sc. (engineering), Professor, the Head of Urals Federal University “Atomic Stations and Renewable Energy Sources” chair.

A scientific director of several realized innovation projects, including “The Energy Efficient House for the Village”, “Special Systems of Individual Consumer Solar Energy Supply”, “The Solar Systems for the Guarding Alarm” etc.

A member of the editorial board of “Institute of Higher Education News. Nuclear Power”, International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology, “Nuclear Power Units Heat Engineering” USTU, Odessa National Polytechnic University article collection, scientific journal of “Energy Effectiveness and Analysis”.

An honoured power engineering specialist of Russian Federation, a member of International Energy Academy.

Education: Urals Polytechnic Institute, 1972.

Research area: nuclear power units thermodynamics; questions of nuclear energy and thermophysics of the two-phase flows; NPP equipment lifetime enduring and reliability increasing; solar, wind and bioenergetics.

Publications: more than 450 including 5 monographs, 26 inventions.

19 Mira str., Yekaterinburg, 620002

s.e.shcheklein@urfu.ruНемихинЮ. Е.NemikhinYu. E.

Сведения об авторе: старший преподаватель кафедры «Атомные станции и возобновляемые источники энергии», Уральский федеральный университет.

Образование: Уральский государственный университет имени А.М. Горького (УрГУ) (1971 г.).

Награды и научные премии: Почетная грамота министерства энергетики и жилищно- коммунального хозяйства Свердловской области за многолетний добросовестный труд по подготовке кадров для энергетических предприятий страны (2011 г.).

Область научных интересов: разработка физических основ нетрадиционных и возобновляемых источников энергии; методы компьютерной диагностики и мониторинга в энергетике.

Публикации: более 30. 

д. 19, ул. Мира, г. Екатеринбург, 620002

Information about the author: Senior Lecturer of the Department “Nuclear power plants and renewable energy sources”, Ural Federal University.

Education: Ural State University named after A.M. Gorky (Ural State University), 1971.

Awards and scientific awards: Diploma of the Ministry of Energy and Housing and Utilities of the Sverdlovsk region for many years of conscientious work training for the energy companies in the country, 2011.

Research area: development of physical foundations of non-conventional and renewable sources of energy; methods of computer diagnostics and monitoring in the energy sector.

Publications: more than 30.

19 Mira str., Yekaterinburg, 620002

МуродовУ. Ш.MurodovU. Sh.

Сведения об авторе: магистрант кафедры «Атомные станции и возобновляемые источники энергии» Уральского федерального университета имени первого Президента России Б.Н. Ельцина (по направлению Таджикского технического университета им. академика М.С. Осими (ТТУ) в рамках сетевого университета).

Образование: Таджикский технический университет им. академика М.С. Осими (ТТУ) (2014 г.).

Область научных интересов: нетрадиционные и возобновляемые источники энергии; когенерационные системы тепло- и электро- снабжения.

Публикации: 1. 

д. 10, просп. академиков Раджабовых, г. Душанбе, 734042

Information about the author: graduate student of the department “Nuclear power plants and renewable energy sources” of the Ural Federal University named after the first Russian President Boris Yeltsin (the direction of the Tajik Technical University named after Academician M.S. Osimi (TTU) in the framework of the university network).

Education: Tajik Technical University named after Academician M.S. Osimi, 2014.

Research area: alternative and renewable energy sources; cogeneration systems heat and electricity.

Publications: 1

10 acad. Rajabovs av., Dushanbe, 734042

nurali1978@mail.ruХоловН. Б.HolovN. B.

Сведения об авторе: магистрант кафедры «Атомные станции и возобновляемые источники энергии» Уральского федерального университета имени первого Президента России Б.Н. Ельцина (по направлению Таджикского технического университета им. академика М.С. Осими (ТТУ) в рамках сетевого университета).

Образование: Таджикский технический университет им. академика М.С. Осими (ТТУ) (2014 г.).

Область научных интересов: нетрадиционные и возобновляемые источники энергии; когенерационные системы тепло- и электро- снабжения.

Публикации: 1. 

д. 10, просп. академиков Раджабовых, г. Душанбе, 734042

Information about the author: graduate student of the department “Nuclear power plants and renewable energy sources” of the Ural Federal University named after the first Russian President Boris Yeltsin (the direction of the Tajik Technical University named after Academician M.S. Osimi (TTU) in the framework of the university network).

Education: Tajik Technical University named after Academician M.S. Osimi, 2014.

Research area: alternative and renewable energy sources; cogeneration systems heat and electricity.

Publications: 1.

10 acad. Rajabovs av., Dushanbe, 734042

nurali1978@mail.ruУральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. ЕльцинаРоссияUral Federal University named after the First President of Russia B.N. YeltsinRussian FederationТаджикский технический университет им. академика М.С. ОсимиТаджикистанTajik Technical University named after M.S. OsimiTajikistan201629102016019-202940Copyright © Международный издательский дом научной периодики "Спейс, 20162016Международный издательский дом научной периодики "СпейсМеждународный издательский дом научной периодики "Спейсhttps://www.isjaee.com/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://www.isjaee.com/jour/article/view/858

В статье рассматривается совместное производство тепловой и электрической энергии c использованием термоэлектрических генераторов. Объектом исследования является дровяная печь, на стенках топки которой размещены термоэлектрические генераторы, охлаждаемые с помощью вентиляторов, причем энергия для этих вентиляторов вырабатывается генераторами. Исследуются характеристики термоэлектрических генераторов при интенсивном горении топлива и их изменение в ходе нагрева печи при розжиге топлива и последующем ее остывании. Максимальная вырабатываемая электрическая мощность соответствует паспортной и составляет 60 Вт.

Производятся расчеты коэффициента полезного действия печи по выработке тепловой и электрической энергии. Электрический КПД печи при ее использовании для отопления составляет 0,07 %. Оценивается годовая выработка электроэнергии и возможности использования данной печи для электроснабжения в условиях Уральского региона при существующей и технически возможной эффективности термоэлектрического преобразования энергии; предлагаются пути повышения эффективности системы «печь – ТЭГ». 

The paper deals with the joint production of thermal and electric energy with use of thermoelectric generators. The object of a study is a wood burning stove; thermoelectric generators are placed on the walls of this stove. These generators are cooled with fans and produce energy for the fans. The paper studies the characteristics of the thermoelectric generators when intense combustion of fuel and their change during heating of the stove and subsequent cooling. The maximum output corresponds to passport (60 watts).

Moreover, the efficiency of the stove for producing heat and electric energy is calculated. The electrical efficiency of the stove for heating amounts to 0,07%. Annual power production and the possibility of using this stove to supply in conditions of Ural region with the existing and technically possible efficiency of thermoelectric energy conversion are estimated. The ways to improve the efficiency of the system “stove-TEG” are suggested. 

термоэлектрический генераторэнергоснабжениепечькогенерацияавтономное электроснабжениеthermoelectric generatorpower supplystovecogenerationindependent power supplyReferencesRowe D.M. CRC Handbook of Thermoelectrics. CRC Press., 1995. 701 p.Rowe D.M. CRC Handbook of Thermoelectrics. CRC Press., 1995. 701 p. (in Eng.).Rowe D., Min G. Evaluation of thermoelectric modules for power generation // J. Power Sources. 1998. Vol. 73. P. 193–193.Rowe D., Min G. Evaluation of thermoelectric modules for power generation. J. Power Sources., 1998, vol. 73, pp. 193–193 (in Eng.).Chen M., Lund H., Rosendahl L., Condra T.J. Energy efficiency analysis and impact evaluation of the application of thermoelectric power cycle to todays CHP systems // Appl. Energy. 2010. Vol. 87. P. 1231–1238.Chen M., Lund H., Rosendahl L., Condra T.J. Energy efficiency analysis and impact evaluation of the application of thermoelectric power cycle to todays CHP systems. Appl. Energy, 2010, vol. 87, pp. 1231–1238 (in Eng.).Yazawa K., Shakouri A. Cost-efficiency trade-off and the design of thermoelectric power generators // Environ. Sci. Technol. 2011. Vol. 45. P. 7548–7553.Yazawa K., Shakouri A. Cost-efficiency trade-off and the design of thermoelectric power generators. Envi-ron. Sci. Technol., 2011, vol. 45, pp. 7548–7553 (in Eng.).Правдинский завод электрического оборудования. Электронный ресурс: http://позит.рфPravdinskij zavod èlektričeskogo oborudovaniâ. Available at: http://pozit.rf (in Russ.).Термоэлектрическая печь «Вега». Электронный ресурс: http://ecovolt.ru/upload/Manual_VEGA.pdfTermoèlektričeskaâ peč’ «Vega». Available at: http://ecovolt.ru/upload/Manual_VEGA.pdf (in Russ.).Devil Watt™ TEG Power Wood Stove Thermoelectric Generator. Электронный ресурс: /www.tegpro.comDevil Watt™ TEG Power Wood Stove Thermoelectric Generator. Available at: /www.tegpro.com (in Eng.).Power Module Installation Notes. Электронный ресурс: www.thermonamic.comPower Module Installation Notes. Available at: www.thermonamic.com (in Eng.).Champier D., Bedecarrats J.P., Kousksou T., Rivaletto M., Strub F., Pignolet P. Study of a TE (thermoelectric) generator incorporated in a multifunction wood stove // Energy. 2011. Vol. 3. P.1518–1526.Champier D., Bedecarrats J.P., Kousksou T., Rivaletto M., Strub F., Pignolet P. Study of a TE (thermoelec-tric) generator incorporated in a multifunction wood stove. Energy, 2011, vol. 3, pp.1518–1526 (in Eng.).Goldsmid H. Bismuth telluride and its alloys as materials for thermoelectric generation // Materials. 2014. Vol. 7. P. 2577–2592.Goldsmid H. Bismuth telluride and its alloys as materials for thermoelectric generation. Materials, 2014, vol. 7, pp. 2577–2592 (in Eng.).Анатычук Л.И., Михайловский В.Я. Термоэлектрические генераторы на жидком и газообразном топливе, современное состояние и перспективы // Термоэлектричество. 2007. № 4. С. 9–25.Anatychuk L.I., Mihajlovskij V.Ya. Termoèlektričeskie generatory na židkom i gazoobraznom toplive, sovremennoe sostoânie i perspektivy. Termoèlektričestvo, 2007, no. 4, pp. 9–25 (in Russ.).Коротков А.С., Лобода В.В. Моделирование и экспериментальное исследование термоэлектрических генераторов // Электронная техника. Серия 3: Микроэлектроника. 2016. № 1 (161). С. 53–57.Korotkov A.S., Loboda V.V. Modelirovanie i èksperimental’noe issledovanie termoèlektričeskih generatorov. Èlektronnaâ tehnika. Seriâ 3: Mikroèlektronika, 2016, no. 1 (161), pp. 53–57 (in Russ.).Шостаковский П. Термоэлектрические источники альтернативного электропитания // Компоненты и технологии. 2010. № 12. C. 131– 138.Shostakovskiy P. Termoèlektričeskie istočniki al’ternativnogo èlektropitaniâ. Komponenty i tehnologii, 2010, no. 12, pp. 131– 138 (in Russ.).Wang Y., Dai C., Wang S. Theoretical analysis of a thermoelectric generator using exhaust gas of vehicles as heat source // Appl. Energy. 2013. Vol. 112. P. 1171–1180.Wang Y., Dai C., Wang S. Theoretical analysis of a thermoelectric generator using exhaust gas of vehicles as heat source. Appl. Energy, 2013, vol. 112, pp. 1171–1180 (in Eng.).Башмаков И.А. Потенциал энергосбережения в России // Энергосбережение. 2008. № 1. C. 28–35.Bashmakov I.A. Potencial ènergosbereženiâ v Rossii. Ènergosbereženie, 2008, no. 1, pp. 28–35 (in Russ.).Печь «Индигирка». Электронный ресурс: http://www.termofor.ru/catalog/model/pechi_portativnie/indigirka/Peč’ «Indigirka». Available at: http://www.termofor.ru/catalog/model/pechi_portativnie/indigirka/ (in Russ.).Гладиков А.А., Щеклеин С.Е. Повышение надежности систем катодной защиты магистральных газопроводов за счет ВИЭ // Сборник материалов Всероссийской конференции «Энергосбережение и повышение энергетической эффективности. Энергообеспечение. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии». Екатеринбург: УрФУ, 2012. С. 61–63.Gladikov A.A., Shcheklein S.E. Povyšenie nadežnosti sistem katodnoj zaŝity magistral’nyh gazoprovodov za sčet VIÈ. Sbornik materialov Vserossijskoj konferencii “Ènergosbereženie i povyšenie ènergetičeskoj èffektivnosti. Ènergoobespečenie. Netradicionnye i vozobnovlâemye istočniki ènergii”. Ekaterinburg: UrFU, 2012, pp. 61–63 (in Russ.).Montecucco А., Siviter J., Knox A.R. Constant heat characterisation and geometrical optimization of thermoelectric generators // Applied Energy. 2015. Vol. 149. P. 248–258.Montecucco A., Siviter J., Knox A.R. Constant heat characterisation and geometrical optimization of ther-moelectric generators. Applied Energy, 2015, vol. 149, pp. 248–258 (in Eng.).Orr B., Singh B., Tan L., Akbarzadeh A. Electricity generation from an exhaust heat recovery system utilising thermoelectric cells and heat pipes // Appl. Therm. Eng. 2014. Vol. 73. P. 586–595.Orr B., Singh B., Tan L., Akbarzadeh A. Electricity generation from an exhaust heat recovery system utilis-ing thermoelectric cells and heat pipes. Appl. Therm. Eng., 2014, vol. 73, pp. 586–595 (in Eng.).Jang J.C., Chi R.G., Rhi S.H., Lee K.B., Hwang H.C., Lee J.S., et al. Heat pipe-assisted thermoelectric power generation technology for waste heat recovery // J. Electron. Mater. 2015. Vol. 44. P. 2039–2047.Jang J.C., Chi R.G., Rhi S.H., Lee K.B., Hwang H.C., Lee J.S., et al. Heat pipe-assisted thermoelectric power generation technology for waste heat recovery. J. Electron. Mater., 2015, vol. 44, pp. 2039–2047 (in Eng.).Orr B., Akbarzadeh A., Mochizuki M., Singh R. Simulation and experimental study on thermal optimization of the heat exchanger for automotive exhaust-based thermoelectric generators // Case Studies in Thermal Engineering. 2014. Vol. 4. P. 85–91.Orr B., Akbarzadeh A., Mochizuki M., Singh R. Simulation and experimental study on thermal optimization of the heat exchanger for automotive exhaust-based thermoelectric generators. Case Studies in Thermal Engineering, 2014, vol. 4, pp. 85–91 (in Eng.).Щеклеин С.Е., Стариков Е.В., Немихин Ю.Е., Никитин А.Д., Жуков А.В., Коржавин С.А. Экспериментальное исследование пародинамических систем охлаждения критических элементов в аварийных ситуациях // Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» (ISJAEE). 2015. № 8–9. С. 86–92.Shcheklein S.E., Starikov E.V., Nemihin Yu.E., Nikitin A.D., Zhukov A.V., Korzhavin S.A. Eksperimental’noe issledovanie parodinamičeskih sistem ohlaždeniâ kritičeskih èlementov v avarijnyh situaciâh. International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology (ISJAEE), 2015, no. 8–9, pp. 86–92 (in Russ.).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.