熱電発電機 (TEG) を加熱プレートに統合して廃熱を電気として回収する可能性は何ですか?

断熱材が入っていても加熱プレートの裏側は暖かいです。このような低級熱は一般に温度が低すぎるため、機械動力を供給するには利用できませんが、熱電発電機 (TEG) は温度差を直接電気に変換することができ、その電力を無線センサーや LED 表示に電力を供給するために使用できる可能性があります。

熱電発電: ゼーベック効果
熱電発電機は、2 つの異なる導体間の温度差によって小さな電位が生じるゼーベック効果を利用します。 TEG モジュールを加熱プレート システムの高温面 (プレートの背面) とコールド シンク (周囲空気または水冷プレート) の間に配置できます。電子は加熱された側から冷却された側に流れ、温度差に比例した直流 (DC) 電圧を生成します。

加熱プレートの用途
工業用の加熱プレートの冷却器裏面に TEG アレイを設置すると、ワイヤレス温度センサーや LED インジケータなどの低電力デバイスに電力を供給するのに十分なエネルギーを収集できる可能性があります。{0}これは、そのようなデバイスがバッテリーや多くの配線を必要としないことを意味し、これは産業用モノのインターネット (IoT) アプリケーションの新たなトレンドと非常に一致しています。たとえば、ワイヤレス温度センサーは、バッテリー交換や複雑な配線を必要とせずに、加熱プレートの状態を継続的に監視し、データを制御システムに送信できます。

熱電発電機は、センシングとモニタリングのための自家発電オプションを提供する専門アプリケーションです。これは、ダウンタイムとメンテナンスを最小限に抑える必要がある分野にとって非常に重要です。{0}この環境発電方法は、リアルタイム データが必要だが、配線や電源が法外な場合に特に役立つ可能性があります。-

TEG の実際的な制限
ただし、熱電発電機にはいくつかの制限があります。 TEG 効率は比較的低く、多くの場合 2-5% の範囲にあります。これは、熱エネルギーのほんの一部しか電気に変換されないことを意味します。加熱プレートの場合、加熱されたプレートの裏面 (50 ～ 100 度の範囲) と周囲の空気または水冷表面との温度差は、50 ～ 100 K の温度勾配しか与えない可能性があります。このような小さな温度差により、TEG が生成できる電力が制限されます。

TEG モジュールからの電力は、モジュールのサイズと温度差に応じて、多くの場合ミリワットから数ワットの範囲になります。-全体的な熱回収という点では、大幅なエネルギーの節約にはなりませんが、最小限の電力を消費するワイヤレス センサーなどの低電力アプリケーションには十分です。

TEG はシステムの複雑さとコストも増加させます。モジュールを慎重に選択して配置することにより、効率的な温度勾配を作成する必要があります。既存の加熱プレート システムへの TEG の統合は、プレートの主な機能が妨げられないように慎重に計画する必要があります。

技術的な考慮事項
TEG モジュールは可動部品のないソリッド ステート エレクトロニクスであるため、長期間の動作にわたって信頼性が高くなります。それ自体はあまり熱を発生しないため、さまざまな条件下で効率的に動作できます。 TEG の出力は限られているため、より大きな装置や機械に電力を供給するのではなく、少量のエネルギーが必要な状況に最適です。

要約すれば
廃熱回収のために加熱プレート上で熱電発電機を使用することは、大規模なエネルギー回収ではなく、自己発電によるセンシングが期待できる新しい技術です。{0}{1}生成された電力はワイヤレス センサーや監視機器に電力を供給するために使用できるため、外部電源やバッテリー交換の必要性が軽減されます。

加熱プレート上の TEG は、バルクエネルギー回収全体の観点からは大きな節約にはならないかもしれませんが、デバイスが処理すべき熱を利用して自律的に動作できるスマートファクトリーのビジョンへの一歩となります。エネルギーハーベスティングは、エネルギー効率プログラムを補完する新たなトピックであり、産業用 IoT アプリケーションの有望な方向性です。