Экспериментальное исследование характеристик отопительно-варочной термоэлектрической печи

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». 

1. Rowe D.M. CRC Handbook of Thermoelectrics. CRC Press., 1995. 701 p.

2. Rowe D., Min G. Evaluation of thermoelectric modules for power generation // J. Power Sources. 1998. Vol. 73. P. 193–193.

3. 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.

4. Yazawa K., Shakouri A. Cost-efficiency trade-off and the design of thermoelectric power generators // Environ. Sci. Technol. 2011. Vol. 45. P. 7548–7553.

5. Правдинский завод электрического оборудования. Электронный ресурс: http://позит.рф

6. Термоэлектрическая печь «Вега». Электронный ресурс: http://ecovolt.ru/upload/Manual_VEGA.pdf

7. Devil Watt™ TEG Power Wood Stove Thermoelectric Generator. Электронный ресурс: /www.tegpro.com

8. Power Module Installation Notes. Электронный ресурс: www.thermonamic.com

9. 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.

10. Goldsmid H. Bismuth telluride and its alloys as materials for thermoelectric generation // Materials. 2014. Vol. 7. P. 2577–2592.

11. Анатычук Л.И., Михайловский В.Я. Термоэлектрические генераторы на жидком и газообразном топливе, современное состояние и перспективы // Термоэлектричество. 2007. № 4. С. 9–25.

12. Коротков А.С., Лобода В.В. Моделирование и экспериментальное исследование термоэлектрических генераторов // Электронная техника. Серия 3: Микроэлектроника. 2016. № 1 (161). С. 53–57.

13. Шостаковский П. Термоэлектрические источники альтернативного электропитания // Компоненты и технологии. 2010. № 12. C. 131– 138.

14. 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.

15. Башмаков И.А. Потенциал энергосбережения в России // Энергосбережение. 2008. № 1. C. 28–35.

16. Печь «Индигирка». Электронный ресурс: http://www.termofor.ru/catalog/model/pechi_portativnie/indigirka/

17. 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.

18. Montecucco А., Siviter J., Knox A.R. Constant heat characterisation and geometrical optimization of thermoelectric generators // Applied Energy. 2015. Vol. 149. P. 248–258.

19. 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.

20. 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.

21. 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.

22. 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.