თერმული ენერგიის გადაქცევა ელექტრო ენერგიად მაღალი ეფექტურობით: მეთოდები და აღჭურვილობა

2024 ავტორი: Howard Calhoun | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2024-01-02 13:57

სითბო ენერგიას განსაკუთრებული ადგილი უჭირავს ადამიანის საქმიანობაში, ვინაიდან იგი გამოიყენება ეკონომიკის ყველა სექტორში, თან ახლავს უმეტეს ინდუსტრიულ პროცესებს და ხალხის საარსებო წყაროს. უმეტეს შემთხვევაში, ნარჩენი სითბო იკარგება შეუქცევად და ყოველგვარი ეკონომიკური სარგებლის გარეშე. ეს დაკარგული რესურსი აღარაფერი ღირს, ამიტომ მისი ხელახალი გამოყენება ენერგეტიკული კრიზისის შემცირებასაც და გარემოს დაცვასაც შეუწყობს ხელს. ამიტომ, სითბოს ელექტროენერგიად გადაქცევისა და ნარჩენი სითბოს ელექტროენერგიად გადაქცევის ახალი გზები დღეს უფრო აქტუალურია, ვიდრე ოდესმე.

ელექტროენერგიის გამომუშავების სახეები

ბუნებრივი ენერგიის წყაროების ელექტროენერგიად, სითბოს ან კინეტიკურ ენერგიად გარდაქმნა მოითხოვს მაქსიმალურ ეფექტურობას, განსაკუთრებით გაზსა და ქვანახშირზე მომუშავე ელექტროსადგურებში, CO2 ემისიების შესამცირებლად_{2. კონვერტაციის სხვადასხვა გზა არსებობსთერმული ენერგია ელექტრო ენერგიად გადაიქცევა, რაც დამოკიდებულია პირველადი ენერგიის ტიპებზე.}

ენერგეტიკული რესურსებიდან ნახშირი და ბუნებრივი აირი გამოიყენება ელექტროენერგიის გამოსამუშავებლად წვის გზით (თერმული ენერგია), ხოლო ურანი ბირთვული დაშლით (ბირთვული ენერგია) ორთქლის ენერგიის გამოსაყენებლად ორთქლის ტურბინის დასაბრუნებლად. 2017 წლის ელექტროენერგიის მწარმოებელი ქვეყნების ტოპ ათეული ნაჩვენებია ფოტოზე.

თერმული ენერგიის ელექტრო ენერგიად გარდაქმნის არსებული სისტემების ეფექტურობის ცხრილი.

	ელექტროენერგიის გამომუშავება თერმული ენერგიისგან	ეფექტურობა, %
1	თბოელექტროსადგურები, CHP სადგურები	32
2	ატომური სადგურები, ატომური ელექტროსადგურები	80
3	კონდენსატორული ელექტროსადგური, IES	40
4	გაზტურბინის ელექტროსადგური, GTPP	60
5	თერმიონური გადამყვანები, TECs	40
6	თერმოელექტრული გენერატორები	7
7	MHD დენის გენერატორები CHP-თან ერთად	60

თერმული ენერგიის გადაქცევის მეთოდის არჩევაელექტროენერგია და მისი ეკონომიკური მიზანშეწონილობა დამოკიდებულია ენერგიის საჭიროებაზე, ბუნებრივი საწვავის ხელმისაწვდომობაზე და სამშენებლო მოედნის საკმარისობაზე. წარმოების სახეობა განსხვავდება მთელ მსოფლიოში, რაც იწვევს ელექტროენერგიის ფასების ფართო სპექტრს.

ტრადიციული ელექტროენერგეტიკული ინდუსტრიის პრობლემები

თერმული ენერგიის ელექტროენერგიად გარდაქმნის ტექნოლოგიებს, როგორიცაა თბოელექტროსადგურები, ატომური ელექტროსადგურები, IES, გაზის ტურბინის ელექტროსადგურები, თბოელექტროსადგურები, თერმოელექტრო გენერატორები, MHD გენერატორებს აქვთ განსხვავებული უპირატესობები და უარყოფითი მხარეები. ელექტროენერგიის კვლევის ინსტიტუტი (EPRI) ასახავს ბუნებრივი ენერგიის გამომუშავების ტექნოლოგიების დადებით და უარყოფით მხარეებს, ათვალიერებს კრიტიკულ ფაქტორებს, როგორიცაა ელექტროენერგიის მშენებლობა და ხარჯები, მიწის, წყლის მოთხოვნები, CO ემისიები_{2, ნარჩენები, ხელმისაწვდომობა და მოქნილობა.}

EPRI-ის შედეგები ხაზს უსვამს, რომ არ არსებობს ერთიანი მიდგომა ელექტროენერგიის გამომუშავების ტექნოლოგიების განხილვისას, მაგრამ ბუნებრივი აირი მაინც უფრო მეტ სარგებელს მოაქვს, რადგან ის ხელმისაწვდომია მშენებლობისთვის, აქვს ელექტროენერგიის დაბალი ღირებულება, გამოიმუშავებს ნაკლებ ემისიებს, ვიდრე ქვანახშირი. თუმცა, ყველა ქვეყანას არ აქვს წვდომა უხვი და იაფი ბუნებრივი აირით. ზოგიერთ შემთხვევაში, ბუნებრივ აირზე წვდომა საფრთხეშია გეოპოლიტიკური დაძაბულობის გამო, როგორც ეს იყო აღმოსავლეთ ევროპასა და დასავლეთ ევროპის ზოგიერთ ქვეყანაში.

განახლებადი ენერგიის ტექნოლოგიები, როგორიცაა ქარიტურბინები, მზის ფოტოელექტრული მოდულები აწარმოებენ ემისიურ ელექტროენერგიას. თუმცა, ისინი, როგორც წესი, მოითხოვენ უამრავ მიწას და მათი ეფექტურობის შედეგები არასტაბილურია და დამოკიდებულია ამინდზე. ქვანახშირი, სითბოს მთავარი წყარო, ყველაზე პრობლემურია. ის ლიდერობს CO გამონაბოლქვში_{2, საჭიროებს უამრავ სუფთა წყალს გამაგრილებლის გასაგრილებლად და იკავებს დიდ ტერიტორიას სადგურის მშენებლობისთვის.}

ახალი ტექნოლოგიები მიზნად ისახავს შეამციროს ენერგიის გამომუშავების ტექნოლოგიებთან დაკავშირებული მთელი რიგი პრობლემები. მაგალითად, სარეზერვო ბატარეასთან ერთად გაზის ტურბინები უზრუნველყოფენ სარეზერვო ასპექტს საწვავის დაწვის გარეშე, ხოლო განახლებადი რესურსების პერიოდული პრობლემები შეიძლება შემცირდეს ხელმისაწვდომი ფართომასშტაბიანი ენერგიის შენახვის შექმნით. ამრიგად, დღეს არ არსებობს თერმული ენერგიის ელექტროენერგიად გადაქცევის ერთი სრულყოფილი გზა, რომელიც უზრუნველყოფს საიმედო და ეკონომიურ ელექტროენერგიას მინიმალური გარემოზე ზემოქმედებით.

თბოელექტროსადგურები

თბოელექტროსადგურში, მაღალი წნევის და მაღალი ტემპერატურის ორთქლი, რომელიც მიიღება წყლის გაცხელებისგან მყარი საწვავის (ძირითადად ქვანახშირის) დაწვით, ბრუნავს გენერატორთან დაკავშირებულ ტურბინას. ამრიგად, ის გარდაქმნის თავის კინეტიკურ ენერგიას ელექტრო ენერგიად. თბოელექტროსადგურის მოქმედი კომპონენტები:

1. ქვაბი გაზის ღუმელით.
2. ორთქლის ტურბინა.
3. გენერატორი.
4. კონდენსატორი.
5. გამაგრილებელი კოშკები.
6. მოცირკულირე წყლის ტუმბო.
7. საკვების ტუმბოწყალი ქვაბში.
8. იძულებითი გამონაბოლქვი ვენტილატორები.
9. გამყოფები.

თბოელექტროსადგურის ტიპიური დიაგრამა ნაჩვენებია ქვემოთ.

ორთქლის ქვაბი გამოიყენება წყლის ორთქლად გადაქცევისთვის. ეს პროცესი ხორციელდება მილებში წყლის გაცხელებით საწვავის წვის შედეგად გათბობით. წვის პროცესები განუწყვეტლივ ტარდება საწვავის წვის კამერაში ჰაერის მიწოდებით გარედან.

ორთქლის ტურბინა გადასცემს ორთქლის ენერგიას გენერატორის მართვით. ორთქლი მაღალი წნევით და ტემპერატურით უბიძგებს ლილვზე დამაგრებულ ტურბინის პირებს ისე, რომ იგი იწყებს ბრუნვას. ამ შემთხვევაში, ტურბინაში შემავალი ზეგახურებული ორთქლის პარამეტრები მცირდება გაჯერებულ მდგომარეობაში. გაჯერებული ორთქლი შედის კონდენსატორში და მბრუნავი სიმძლავრე გამოიყენება გენერატორის როტაციისთვის, რომელიც წარმოქმნის დენს. თითქმის ყველა ორთქლის ტურბინა დღეს კონდენსატორის ტიპისაა.

კონდენსატორები არის ორთქლის წყალად გადაქცევის მოწყობილობები. ორთქლი მიედინება მილების გარეთ, ხოლო გამაგრილებელი წყალი მიედინება მილების შიგნით. ამ დიზაინს ეწოდება ზედაპირული კონდენსატორი. სითბოს გადაცემის სიჩქარე დამოკიდებულია გამაგრილებელი წყლის ნაკადზე, მილების ზედაპირის ფართობზე და წყლის ორთქლსა და გამაგრილებელ წყალს შორის ტემპერატურის სხვაობაზე. წყლის ორთქლის შეცვლის პროცესი ხდება გაჯერებული წნევისა და ტემპერატურის პირობებში, ამ შემთხვევაში კონდენსატორი ვაკუუმშია, რადგან გამაგრილებელი წყლის ტემპერატურა უდრის გარე ტემპერატურას, კონდენსატის წყლის მაქსიმალური ტემპერატურა გარე ტემპერატურასთან ახლოს.

გენერატორი გარდაქმნის მექანიკურსენერგია ელექტროენერგიაში. გენერატორი შედგება სტატორისა და როტორისგან. სტატორი შედგება კორპუსისგან, რომელიც შეიცავს ხვეულებს, ხოლო მაგნიტური ველის მბრუნავი სადგური შედგება ბირთვისგან, რომელიც შეიცავს კოჭას.

წარმოებული ენერგიის ტიპის მიხედვით, თბოსადგურები იყოფა კონდენსატორულ IES-ებად, რომლებიც აწარმოებენ ელექტროენერგიას და კომბინირებულ სითბოს და ელექტროსადგურებს, რომლებიც ერთობლივად აწარმოებენ სითბოს (ორთქლი და ცხელი წყალი) და ელექტროენერგიას. ამ უკანასკნელებს აქვთ უნარი გადააკეთონ თერმული ენერგია ელექტრო ენერგიად მაღალი ეფექტურობით.

ატომური ელექტროსადგურები

ატომური ელექტროსადგურები იყენებენ ბირთვული დაშლის დროს გამოყოფილ სითბოს წყლის გასათბობად და ორთქლის წარმოებისთვის. ორთქლი გამოიყენება დიდი ტურბინების დასაბრუნებლად, რომლებიც გამოიმუშავებენ ელექტროენერგიას. დაშლის დროს ატომები იყოფა პატარა ატომების წარმოქმნით, რაც ენერგიას ათავისუფლებს. პროცესი ხდება რეაქტორის შიგნით. მის ცენტრში არის ბირთვი, რომელიც შეიცავს ურანს 235. ატომური ელექტროსადგურების საწვავი მიიღება ურანისგან, რომელიც შეიცავს იზოტოპს 235U (0.7%) და არაფხეშად 238U (99.3%)..

ატომური საწვავის ციკლი არის სამრეწველო საფეხურების სერია, რომელიც მოიცავს ურანის ელექტროენერგიის წარმოებას ატომურ ენერგეტიკულ რეაქტორებში. ურანი არის შედარებით გავრცელებული ელემენტი, რომელიც გვხვდება მთელ მსოფლიოში. ის მოიპოვება მრავალ ქვეყანაში და მუშავდება საწვავად გამოყენებამდე.

ელექტროენერგიის წარმოებასთან დაკავშირებული აქტივობები ერთობლივად მოიხსენიება როგორც ბირთვული საწვავის ციკლი თერმული ენერგიის ელექტროენერგიად გადაქცევისთვის ატომურ ელექტროსადგურებში. ბირთვულისაწვავის ციკლი იწყება ურანის მოპოვებით და მთავრდება ბირთვული ნარჩენების განადგურებით. გამოყენებული საწვავის ხელახალი გადამუშავებისას, როგორც ბირთვული ენერგიის ვარიანტს, მისი ნაბიჯები ქმნიან ნამდვილ ციკლს.

ურანი-პლუტონიუმის საწვავის ციკლი

ატომურ ელექტროსადგურებში გამოსაყენებლად საწვავის მოსამზადებლად ტარდება საწვავის ელემენტების მოპოვების, გადამუშავების, გარდაქმნის, გამდიდრებისა და წარმოების პროცესები. საწვავის ციკლი:

1. ურანი 235 დაწვა.
2. წიდა - 235U და (239Pu, 241Pu) 238U-დან.
3. 235U-ის დაშლისას მისი მოხმარება მცირდება და იზოტოპები მიიღება 238U-დან ელექტროენერგიის გამომუშავებისას.

საწვავის ღეროების ღირებულება VVR-სთვის არის გამომუშავებული ელექტროენერგიის ღირებულების დაახლოებით 20%.

მას შემდეგ, რაც ურანი დაახლოებით სამი წელი გაატარა რეაქტორში, გამოყენებული საწვავი შეიძლება გაიაროს გამოყენების სხვა პროცესი, მათ შორის დროებითი შენახვა, გადამუშავება და გადამუშავება ნარჩენების გატანამდე. ატომური ელექტროსადგურები უზრუნველყოფენ თერმული ენერგიის პირდაპირ გარდაქმნას ელექტრო ენერგიად. რეაქტორის ბირთვში ბირთვული დაშლის დროს გამოთავისუფლებული სითბო გამოიყენება წყლის ორთქლად გადაქცევისთვის, რომელიც ტრიალებს ორთქლის ტურბინის პირებს და გენერატორებს ელექტროენერგიის გამომუშავებისკენ უბიძგებს.

ორთქლი გაცივდება წყალში გადაქცევით ელექტროსადგურში, რომელსაც ეწოდება გამაგრილებელი კოშკი, რომელიც იყენებს აუზების, მდინარეების ან ოკეანის წყალს ორთქლის ენერგიის მიკროსქემის სუფთა წყლის გასაგრილებლად. შემდეგ გაცივებული წყალი ხელახლა გამოიყენება ორთქლის წარმოებისთვის.

ატომურ ელექტროსადგურებზე ელექტროენერგიის გამომუშავების წილი, მიმართმათი სხვადასხვა ტიპის რესურსების წარმოების საერთო ბალანსი, ზოგიერთი ქვეყნის და მსოფლიოს კონტექსტში - ქვემოთ მოცემულ ფოტოში.

გაზტურბინის ელექტროსადგური

გაზტურბინიანი ელექტროსადგურის მუშაობის პრინციპი მსგავსია ორთქლის ტურბინის ელექტროსადგურის. ერთადერთი განსხვავება ისაა, რომ ორთქლის ტურბინის ელექტროსადგური იყენებს შეკუმშულ ორთქლს ტურბინის მოსახვევად, ხოლო გაზის ტურბინის ელექტროსადგური იყენებს გაზს.

მოდით განვიხილოთ თერმული ენერგიის ელექტროენერგიად გადაქცევის პრინციპი გაზტურბინულ ელექტროსადგურში.

გაზტურბინულ ელექტროსადგურში ჰაერი შეკუმშულია კომპრესორში. შემდეგ ეს შეკუმშული ჰაერი გადის წვის პალატაში, სადაც იქმნება აირი-ჰაერის ნარევი, შეკუმშული ჰაერის ტემპერატურა მატულობს. ეს მაღალი ტემპერატურის, მაღალი წნევის ნარევი გადის გაზის ტურბინაში. ტურბინაში ის მკვეთრად ფართოვდება და იღებს საკმარის კინეტიკურ ენერგიას ტურბინის ბრუნვისთვის.

გაზტურბინის ელექტროსადგურში გავრცელებულია ტურბინის ლილვი, ალტერნატორი და ჰაერის კომპრესორი. ტურბინაში წარმოქმნილი მექანიკური ენერგია ნაწილობრივ გამოიყენება ჰაერის შეკუმშვისთვის. გაზის ტურბინის ელექტროსადგურები ხშირად გამოიყენება როგორც დამხმარე ენერგიის მიმწოდებელი ჰიდროელექტროსადგურებისთვის. იგი გამოიმუშავებს დამხმარე ენერგიას ჰიდროელექტროსადგურის ამოქმედების დროს.

გაზტურბინული ელექტროსადგურის უპირატესობები და უარყოფითი მხარეები

დიზაინიგაზის ტურბინის ელექტროსადგური ბევრად უფრო მარტივია, ვიდრე ორთქლის ტურბინის ელექტროსადგური. გაზის ტურბინის ელექტროსადგურის ზომა უფრო მცირეა, ვიდრე ორთქლის ტურბინის ელექტროსადგური. გაზის ტურბინის ელექტროსადგურში არ არის ქვაბის კომპონენტი და, შესაბამისად, სისტემა ნაკლებად რთულია. არ არის საჭირო ორთქლი, კონდენსატორი ან გაგრილების კოშკი.

მძლავრი გაზის ტურბინის ელექტროსადგურების დაპროექტება და მშენებლობა გაცილებით მარტივი და იაფია, კაპიტალური და საოპერაციო ხარჯები გაცილებით ნაკლებია, ვიდრე მსგავსი ორთქლის ტურბინის ელექტროსადგურის ღირებულება.

მუდმივი დანაკარგები გაზის ტურბინის ელექტროსადგურში მნიშვნელოვნად ნაკლებია ორთქლის ტურბინის ელექტროსადგურთან შედარებით, ვინაიდან ორთქლის ტურბინაში ქვაბის ელექტროსადგური უნდა მუშაობდეს უწყვეტად, მაშინაც კი, როდესაც სისტემა არ აწვდის დატვირთვას ქსელში.. გაზის ტურბინის ელექტროსადგურის გაშვება შესაძლებელია თითქმის მყისიერად.

გაზტურბინიანი ელექტროსადგურის უარყოფითი მხარეები:

1. ტურბინაში წარმოქმნილი მექანიკური ენერგია ასევე გამოიყენება ჰაერის კომპრესორის მართვისთვის.
2. რადგან ტურბინაში წარმოქმნილი მექანიკური ენერგიის უმეტესი ნაწილი გამოიყენება ჰაერის კომპრესორის მართვისთვის, გაზის ტურბინის ელექტროსადგურის საერთო ეფექტურობა არ არის ისეთი მაღალი, როგორც ექვივალენტური ორთქლის ტურბინის ელექტროსადგური.
3. გაზის ტურბინის ელექტროსადგურის გამონაბოლქვი აირები ძალიან განსხვავდება ქვაბისგან.
4. ტურბინის ფაქტობრივ დაწყებამდე ჰაერი წინასწარ უნდა იყოს შეკუმშული, რაც საჭიროებს დამატებით დენის წყაროს გაზის ტურბინის ელექტროსადგურის დასაწყებად.
5. გაზის ტემპერატურა საკმარისად მაღალიაგაზის ტურბინის ელექტროსადგური. ეს იწვევს სისტემის ხანმოკლე სიცოცხლეს, ვიდრე ექვივალენტური ორთქლის ტურბინა.

მისი დაბალი ეფექტურობის გამო, გაზის ტურბინის ელექტროსადგური არ შეიძლება გამოყენებულ იქნას კომერციული ელექტროენერგიის წარმოებისთვის, ის ჩვეულებრივ გამოიყენება დამხმარე ენერგიის მიწოდებისთვის სხვა ჩვეულებრივი ელექტროსადგურებისთვის, როგორიცაა ჰიდროელექტროსადგურები.

თერმიონური გადამყვანები

მათ ასევე უწოდებენ თერმიონულ გენერატორს ან თერმოელექტროძრავას, რომელიც პირდაპირ გარდაქმნის სითბოს ელექტროენერგიაში თერმული გამოსხივების გამოყენებით. თერმული ენერგია შეიძლება გარდაიქმნას ელექტრო ენერგიად ძალიან მაღალი ეფექტურობით ტემპერატურით გამოწვეული ელექტრონების ნაკადის პროცესის მეშვეობით, რომელიც ცნობილია როგორც თერმიონული გამოსხივება.

თერმიონული ენერგიის გადამყვანების მუშაობის ძირითადი პრინციპია ის, რომ ელექტრონები აორთქლდება გაცხელებული კათოდის ზედაპირიდან ვაკუუმში და შემდეგ კონდენსირდება უფრო ცივ ანოდზე. 1957 წლის პირველი პრაქტიკული დემონსტრირების შემდეგ, თერმიონული დენის გადამყვანები გამოიყენება სხვადასხვა სითბოს წყაროებით, მაგრამ ყველა მათგანი მოითხოვს მუშაობას მაღალ ტემპერატურაზე - 1500 კ-ზე ზემოთ. თერმიონული დენის გადამყვანების მუშაობისას შედარებით დაბალ ტემპერატურაზე (700 K - 900 K) შესაძლებელია, პროცესის ეფექტურობა, რომელიც ჩვეულებრივ > 50%-ია, მნიშვნელოვნად შემცირდება, რადგან კათოდიდან გამოსხივებული ელექტრონების რაოდენობა ერთეულ ფართობზე დამოკიდებულია გათბობის ტემპერატურაზე.

ჩვეულებრივი კათოდური მასალებისთვის, როგორიცაალითონებისა და ნახევარგამტარების მსგავსად, გამოსხივებული ელექტრონების რაოდენობა კათოდის ტემპერატურის კვადრატის პროპორციულია. თუმცა, ბოლოდროინდელმა კვლევამ აჩვენა, რომ სითბოს ტემპერატურა შეიძლება შემცირდეს სიდიდის ბრძანებით გრაფენის, როგორც ცხელი კათოდის გამოყენებით. მიღებული მონაცემები აჩვენებს, რომ გრაფენზე დაფუძნებული კათოდური თერმიონური გადამყვანი, რომელიც მუშაობს 900 K-ზე, შეუძლია მიაღწიოს ეფექტურობას 45%.

ელექტრონული თერმიონული გამოსხივების პროცესის სქემატური დიაგრამა ნაჩვენებია ფოტოზე.

TIC ეფუძნება გრაფენს, სადაც Tc და Ta არის კათოდის ტემპერატურა და ანოდის ტემპერატურა, შესაბამისად. თერმიონული ემისიის ახალ მექანიზმზე დაყრდნობით, მკვლევარები ვარაუდობენ, რომ გრაფენზე დაფუძნებული კათოდური ენერგიის გადამყვანს შეუძლია გამოიყენოს სამრეწველო ნარჩენი სითბოს გადამუშავებაში, რომელიც ხშირად აღწევს ტემპერატურის დიაპაზონს 700-დან 900 კ-მდე..

Liang და Eng-ის მიერ წარმოდგენილი ახალი მოდელი შეიძლება ისარგებლოს გრაფენზე დაფუძნებული დენის გადამყვანის დიზაინით. მყარი მდგომარეობის დენის გადამყვანები, რომლებიც ძირითადად თერმოელექტრული გენერატორებია, ჩვეულებრივ არაეფექტურად მუშაობენ დაბალი ტემპერატურის დიაპაზონში (7%-ზე ნაკლები ეფექტურობა).

თერმოელექტრული გენერატორები

ნარჩენი ენერგიის გადამუშავება პოპულარული სამიზნე გახდა მკვლევართა და მეცნიერთათვის, რომლებიც ამ მიზნის მისაღწევად ინოვაციურ მეთოდებს ქმნიან. ერთ-ერთი ყველაზე პერსპექტიული სფეროა ნანოტექნოლოგიაზე დაფუძნებული თერმოელექტრული მოწყობილობები, რომლებიცჰგავს ენერგიის დაზოგვის ახალ მიდგომას. სითბოს ელექტროენერგიად ან ელექტროენერგიის სითბურად გადაქცევა ცნობილია როგორც თერმოელექტროენერგია პელტიეს ეფექტის საფუძველზე. უფრო ზუსტად რომ ვთქვათ, ეფექტს ორი ფიზიკოსის - ჟან პელტიესა და თომას ზიბეკის სახელი ჰქვია.

პელტიემ აღმოაჩინა, რომ დენი, რომელიც გაგზავნილია ორ სხვადასხვა ელექტროგამტართან, რომლებიც დაკავშირებულია ორ შეერთებაზე, გამოიწვევს ერთი შეერთების გაცხელებას, ხოლო მეორე შეერთების გაგრილებას. პელტიემ გააგრძელა კვლევა და აღმოაჩინა, რომ წყლის წვეთი შეიძლება გაყინულიყო ბისმუთ-ანტიმონის (BiSb) შეერთებისას, უბრალოდ დენის შეცვლით. პელტიემ ასევე აღმოაჩინა, რომ ელექტრული დენი შეიძლება გადიოდეს, როდესაც ტემპერატურული სხვაობა განთავსდება სხვადასხვა გამტარების შეერთების გასწვრივ.

თერმოელექტროენერგია ელექტროენერგიის უკიდურესად საინტერესო წყაროა მისი უნარის გამო, სითბოს ნაკადი პირდაპირ ელექტროენერგიად გარდაქმნას. ეს არის ენერგიის გადამყვანი, რომელიც ძალზე მასშტაბირებადია და არ გააჩნია მოძრავი ნაწილები ან თხევადი საწვავი, რაც მას შესაფერისს ხდის თითქმის ნებისმიერი სიტუაციისთვის, სადაც დიდი რაოდენობით სითბო იკარგება, ტანსაცმლიდან დიდ სამრეწველო ობიექტებამდე.

ნანოსტრუქტურები, რომლებიც გამოიყენება ნახევარგამტარული თერმოწყვილების მასალებში, ხელს შეუწყობს კარგი ელექტრული გამტარობის შენარჩუნებას და თბოგამტარობის შემცირებას. ამრიგად, თერმოელექტრული მოწყობილობების ეფექტურობა შეიძლება გაიზარდოს ნანოტექნოლოგიაზე დაფუძნებული მასალების გამოყენებით.პელტიეს ეფექტის გამოყენებით. მათ გააუმჯობესეს თერმოელექტრული თვისებები და მზის ენერგიის კარგი შთანთქმის უნარი.

თერმოელექტროენერგიის გამოყენება:

1. ენერგეტიკული პროვაიდერები და სენსორები დიაპაზონში.
2. დამწვარი ზეთის ნათურა, რომელიც აკონტროლებს უკაბელო მიმღებს დისტანციური კომუნიკაციისთვის.
3. მცირე ელექტრონული მოწყობილობების გამოყენება, როგორიცაა MP3 ფლეერები, ციფრული საათები, GPS/GSM ჩიპები და იმპულსური მრიცხველები სხეულის სითბოს საშუალებით.
4. სწრაფი გაგრილებადი სავარძლები მდიდრულ მანქანებში.
5. გაწმინდეთ ნარჩენი სითბო მანქანებში ელექტროენერგიად გადაქცევით.
6. გადააქციეთ ნარჩენი სითბო ქარხნებიდან ან სამრეწველო ობიექტებიდან დამატებით ენერგიად.
7. მზის თერმოელექტროენერგია შეიძლება იყოს უფრო ეფექტური ვიდრე ფოტოელექტრული ელემენტები ელექტროენერგიის გამომუშავებისთვის, განსაკუთრებით იმ ადგილებში, სადაც მზის ნაკლებობაა.

MHD დენის გენერატორები

მაგნიტოჰიდროდინამიკური ენერგიის გენერატორები წარმოქმნიან ელექტროენერგიას მოძრავი სითხის (ჩვეულებრივ იონიზებული გაზის ან პლაზმის) და მაგნიტური ველის ურთიერთქმედების გზით. 1970 წლიდან MHD კვლევითი პროგრამები ტარდება რამდენიმე ქვეყანაში, განსაკუთრებული აქცენტით ნახშირის, როგორც საწვავის გამოყენებაზე.

MHD ტექნოლოგიის წარმოქმნის ძირითადი პრინციპი ელეგანტურია. როგორც წესი, ელექტროგამტარი გაზი წარმოიქმნება მაღალი წნევით წიაღისეული საწვავის დაწვით. შემდეგ გაზი მიმართულია მაგნიტური ველის მეშვეობით, რის შედეგადაც ელექტრომამოძრავებელი ძალა მოქმედებს მასში ინდუქციის კანონის შესაბამისად.ფარადეი (მე-19 საუკუნის ინგლისელი ფიზიკოსისა და ქიმიკოსის მაიკლ ფარადეის სახელი).

MHD სისტემა არის სითბოს ძრავა, რომელიც მოიცავს გაზის გაფართოებას მაღალიდან დაბალ წნევამდე ისევე, როგორც ჩვეულებრივი გაზის ტურბინის გენერატორში. MHD სისტემაში გაზის კინეტიკური ენერგია პირდაპირ გარდაიქმნება ელექტრულ ენერგიად, რადგან მას ნებადართულია გაფართოება. MHD-ის გენერირებისადმი ინტერესი თავდაპირველად გამოიწვია აღმოჩენით, რომ პლაზმის ურთიერთქმედება მაგნიტურ ველთან შეიძლება მოხდეს ბევრად უფრო მაღალ ტემპერატურაზე, ვიდრე ეს შესაძლებელია მბრუნავ მექანიკურ ტურბინაში.

სითბო ძრავებში ეფექტურობის შემზღუდველი შესრულება დაწესდა მე-19 საუკუნის დასაწყისში ფრანგმა ინჟინერმა სადი კარნომ. MHD გენერატორის გამომავალი სიმძლავრე მისი მოცულობის ყოველ კუბურ მეტრზე პროპორციულია გაზის გამტარობის პროდუქტის, გაზის სიჩქარის კვადრატისა და მაგნიტური ველის სიძლიერის კვადრატის, რომლის მეშვეობითაც გაზი გადის. იმისათვის, რომ MHD გენერატორებმა იმუშაონ კონკურენტულად, კარგი წარმადობითა და გონივრული ფიზიკური ზომებით, პლაზმის ელექტრული გამტარობა უნდა იყოს 1800 K-ზე (დაახლოებით 1500 C ან 2800 F) ტემპერატურულ დიაპაზონში.

MHD გენერატორის ტიპის არჩევანი დამოკიდებულია გამოყენებული საწვავზე და გამოყენებაზე. ქვანახშირის მარაგების სიმრავლე მსოფლიოს ბევრ ქვეყანაში ხელს უწყობს ელექტროენერგიის წარმოებისთვის MHD ნახშირბადის სისტემების განვითარებას.