Caracterização e aplicação de geradores termoelétricos na captação de calor residual

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Data

2022-08-30

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Universidade Estadual Paulista (Unesp)

Resumo

A Agência Internacional de Energia (AIE) constatou que quase 1,3 bilhões de pessoas ainda não têm eletricidade em suas casas e para este grupo a geração de energia acontece predominantemente através da combustão de biomassa. Tal modelo de produção de energia é pouco eficiente e por este motivo uma grande quantidade de calor é rejeitado. Uma das formas de se reaproveitar esta energia desperdiçada é através dos geradores termoelétricos (TEG) que possuem a capacidade de realizar a conversão de calor em energia elétrica de forma limpa e direta. Esta pesquisa realizou a caracterização e a construção de um gerador termoelétrico para recuperação de calor residual em fornos de queima de biomassa. As curvas características de um gerador elétrico foram obtidas experimentalmente e notou-se que a medida em que a diferença de temperatura estabelecida no TEG aumenta, sua potência elétrica também aumenta. O desempenho do TEG neste ensaio mostrou-se satisfatório, sendo possível dispositivo gerar aproximadamente 6W de potência com uma diferença de temperatura de 200°C. A construção do protótipo de um fogão termoelétrico foi viabilizada a partir da análise da caracterização do módulo termoelétrico, que se mostrou suficiente para atender a demanda energética da aplicação proposta que é de se carregar um celular. O fogão termoelétrico foi capaz de produzir uma potência máxima nas condições reais de aplicação de 3,09 W, com uma tensão de saída de 2,83 V. Este resultado é bastante atrativo, pois demonstra a viabilidade técnica de aplicação de módulos termoelétricos em processos de captação de energia térmica residual para a conversão em potência elétrica útil.
The International Energy Agency (IEA) found that almost 1.3 billion people still do not have electricity in their homes and for this group, energy generation happens predominantly through the combustion of biomass. Such a model of energy production is inefficient and for this reason a large amount of heat is rejected. One of the ways to reuse this wasted energy is through thermoelectric generators (TEG), which have the ability to convert heat into electrical energy in a clean and direct way. This research carried out the characterization and construction of a thermoelectric generator for waste heat recovery in biomass burning furnaces. The characteristic curves of an electric generator were obtained experimentally, and it was noticed that as the temperature difference is established in the TEG increases, its electrical power also increases. Its performance in this test was satisfactory, the device managed to generate approximately 6W of power with a temperature difference of 200°C. The construction of the prototype of a thermoelectric stove was made possible from the analysis of the characterization of the thermoelectric module, which proved to be sufficient to meet the energy demand of the proposed application. The thermoelectric stove was able to produce a maximum power under real application conditions of 3.09 W, with an output voltage of 2.83 V. This result is quite attractive, as it demonstrates the technical feasibility of applying thermoelectric modules in processes of capturing residual thermal energy for conversion into useful electrical power.

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Palavras-chave

Reaproveitamento de energia, Efeito Seebeck, Gerador termoelétrico

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