Θερμοηλεκτρικές Γεννήτριες Και Εφαρμογές Στα Φωτοβολταϊκά Και Την Αυτοκινητοβιομηχανία

Abstract

Η κλιματική αλλαγή και η ενεργειακή κρίση είναι δύο από τα σημαντικά προβλήματα τα οποία πρέπει να αντιμετωπίσει η κοινωνία τον 21ο αιώνα. Η στροφή της ενεργειακής παραγωγής από τα ορυκτά καύσιμα στις Ανανεώσιμες Πηγές Ενέργειες και στην ανάκτηση της χαμένης θερμότητας από τις μηχανές εσωτερικής καύσης αποτελεί μονόδρομο. Μια τεχνολογία η οποία μπορεί να εξυπηρετήσει τον σκοπό αυτό είναι οι Θερμοηλεκτρικές Γεννήτριες. Το θερμοηλεκτρικό φαινόμενο ανακαλύφθηκε το 1822 από τον Γερμανό φυσικό Thomas Seebeck και μέχρι το 1950 είχε λάβει μικρή προσοχή από την επιστημονική κοινότητα. Τις τελευταίες δεκαετίες, και με την σύνθεση νέων υλικών, έχει επανέλθει δυναμικά στο προσκήνιο. Τα θερμοηλεκτρικά στοιχεία είναι σε θέση να παράγουν ηλεκτρική ενέργεια όταν βρεθούν σε θερμοκρασιακή διαφορά γεγονός που μπορεί να βρει εφαρμογές σε διάφορους τομείς. Στην παρούσα διπλωματική εργασία μελετάται η εφαρμογή των θερμοηλεκτρικών γεννητριών στα φωτοβολταϊκά με την χρήση φακών εστίασης Fresnel, καθώς και στην αυτοκινητοβιομηχανία σαν συστήματα ανάκτησης θερμικών απωλειών του κινητήρα. Οι υπάρχουσες θερμοηλεκτρικές γεννήτριες προσφέρουν αποδόσεις έως και 15 % της τάξεως των μερικών εκατοντάδων Watt. Όπως διαπιστώνεται είναι απαραίτητη η χρήση συστημάτων MPPT για την μέγιστη απομάστευση ισχύος από τις θερμοηλεκτρικές γεννήτριες. Η επιστημονική έρευνα στον τομέα των υλικών και η τεχνολογική πρόοδος καθώς και η χρήση θερμοηλεκτρικών γεννητριών σε άλλους τομείς (NASA, γεωθερμία) καθιστούν το μέλλον τους ελπιδοφόρο.