Un generador termoeléctrico (TEG) es una especie de 'dispositivo de energía libre' que tiene la propiedad de convertir la temperatura en electricidad . En este post aprendemos un poco sobre este concepto y descubrimos cómo podemos utilizarlo para generar electricidad a partir del calor y el frío.
¿Qué es TEG?
En uno de mis artículos anteriores ya expliqué un concepto similar con respecto a cómo hacer un refrigerador pequeño con un dispositivo Peltier
Un dispositivo Peltier también es básicamente un TEG diseñado para generar electricidad a partir de una diferencia de temperatura. Un dispositivo termoeléctrico es bastante similar a un par termoeléctrico , la única diferencia está en la composición de las dos contrapartes.
En un TEG se utilizan dos materiales semiconductores diferentes (p-n) para el efecto, mientras que un termopar funciona con dos metales diferentes para el mismo, aunque un termopar puede requerir una diferencia de temperatura sustancialmente mayor en comparación con la versión más pequeña de TEG.
También conocido popularmente como el efecto 'Seebeck', permite que un dispositivo TEG inicialice la generación de electricidad cuando se somete a una diferencia de temperatura en sus lados opuestos. Esto sucede debido a la estructura interna especialmente configurada del dispositivo que utiliza un par de semiconductores p y n dopados para el proceso.
El efecto Seebeck
De acuerdo con el principio de Seebeck, cuando los dos materiales semiconductores se someten a dos niveles extremos de temperatura, se inicia un movimiento de electrones a través de la unión p-n, lo que da como resultado el desarrollo de una diferencia de potencial en los terminales exteriores de los materiales.
Aunque el concepto parece ser asombroso, todas las cosas buenas vienen con un inconveniente inherente y en este efecto también hay uno que lo hace relativamente ineficiente.
La necesidad de una diferencia extrema de temperatura en sus dos lados se convierte en la parte más difícil del sistema, porque calentar uno de los lados también implica que el otro lado también se calentaría, lo que eventualmente resultaría en cero electricidad y un dispositivo TEG dañado.
Para garantizar una respuesta óptima y para iniciar el flujo de electrones, un material semiconductor dentro del TEG debe estar caliente y, simultáneamente, el otro semiconductor debe mantenerse alejado de este calor asegurando un enfriamiento adecuado desde el lado del mostrador. Esta criticidad hace que el concepto sea un poco torpe e ineficaz.
Sin embargo, el concepto TEG es algo exclusivo y no factible con ningún otro sistema hasta ahora, y esta singularidad de este concepto lo hace muy interesante y digno de experimentar.
Circuito TEG con diodos rectificadores
He intentado diseñar un circuito TEG utilizando diodos ordinarios, aunque no estoy seguro de si funcionará o no, espero que se puedan lograr algunos resultados positivos con esta configuración y tiene un margen de mejora.
Refiriéndonos a las figuras podemos presenciar un sencillo conjunto de diodos sujetado con disipadores. Los diodos son diodos de tipo 6A4, he seleccionado estos diodos más grandes para adquirir una superficie más grande y una mejor tasa de conducción.
Diodo 6A4
El circuito generador termoeléctrico simple que se muestra arriba podría posiblemente usarse para generar electricidad a partir del calor residual, aplicando adecuadamente los grados requeridos de diferencia de calor a través de las placas conductoras de calor indicadas.
La figura del lado derecho muestra muchos diodos conectados en serie en conexiones paralelas para lograr una mayor eficiencia y una acumulación proporcionalmente mayor de diferencia de potencial en la salida.
Por qué utilizar un diodo para hacer un TEG
Supuse que los diodos funcionarían para esta aplicación, ya que los diodos son las unidades semiconductoras fundamentales que constan de un material p-n dopado incrustado dentro de sus dos cables terminales .
Esto también implica que los dos extremos se componen específicamente de los diversos materiales, lo que facilita la aplicación de la temperatura por separado de los dos extremos opuestos.
Muchos de estos módulos podrían construirse y conectarse en combinaciones paralelas en serie para lograr tasas de conversión más altas, y esta aplicación también podría implementarse utilizando calor solar. El lado que necesita ser enfriado podría lograrse mediante enfriamiento por aire o mediante un refrigeración por aire evaporativo de la atmósfera para aumentar la tasa de eficiencia.
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