Công nghệ nhiệt điện để thu hoạch năng lượng từ động cơ đốt trong

Bối cảnh:
Trong một chiếc ô tô, chỉ có ¹ / ₃ của năng lượng tiềm ẩn trong nhiên liệu được chuyển đổi thành năng lượng cơ học và phần quan trọng của năng lượng bị mất dưới dạng nhiệt.

Đã có những nỗ lực trước đây để phục hồi năng lượng bị mất này. Đầu những năm 1990, Porsche đã phát triển các máy phát nhiệt điện ô tô (ATEG) không qua giai đoạn tạo mẫu. Hiện tại, Porsche Motorsports đang thử nghiệm hệ thống thu hoạch năng lượng nhiệt trong dòng xe đua LeMans của họ.

Ngoài nghiên cứu của Porsche, GM còn hợp tác với Future Tech, LLC. để khám phá ý tưởng sử dụng công nghệ điện từ để thu hoạch năng lượng từ động cơ đốt trong. Các nhà sản xuất ô tô khác, như BMW, cũng đang khám phá công nghệ này.

Hiện tại việc sử dụng năng lượng trong một

• Xe nhỏ khoảng 150 W
• Xe tải kích thước đầy đủ là khoảng 500 W

Nếu công nghệ này có thể được thực hiện thành công, thì các bộ phận như bộ tản nhiệt, máy bơm nước và máy phát điện có thể đã giảm khối lượng công việc hoặc loại bỏ khỏi hệ thống một cách hiệu quả, do đó giảm tải cho động cơ đốt trong.

Câu hỏi:
Với sự quan tâm ngày càng tăng đối với công nghệ xanh, liệu có những rào cản công nghệ bên cạnh hiệu quả đang ngăn cản việc thực hiện thu hoạch năng lượng từ động cơ đốt trong sử dụng công nghệ nhiệt điện?

Người giới thiệu:

• Cái nào phải được sử dụng phù hợp với điện áp đầu ra hoặc điện áp mạch mở?
• Lợi ích của công nghệ nhiệt điện cho ô tô
• Lời hứa và vấn đề của máy phát nhiệt điện
• Mô hình hóa máy tạo nhiệt ô tô (ATEG)
• Nhiệt điện để thay thế máy phát điện xe hơi và cải thiện MPG
• Máy phát điện nhiệt trong động cơ diesel tăng áp
• Các nhà nghiên cứu của Đại học Kettering đang hợp tác với General Dynamics để chuyển đổi năng lượng nhiệt không sử dụng của các hệ thống động lực của họ thành năng lượng hữu ích và sạch
• Porsche 919 Hybrid LeMans Racer đi sau hai phần ba năng lượng của xăng đã bị đốt cháy như nhiệt
• Người Đức đang cố gắng thay thế Máy phát điện bằng Máy phát nhiệt điện hoặc TEG
• Nguyên mẫu của Porsche 919 Hybrid LMP1 Le Mans ...

Chú thích

Các bản sao được đề xuất có liên quan, nhưng vẫn khác biệt rõ ràng. Thứ tự cường độ có sẵn để phục hồi từ động cơ đốt trong lớn hơn đáng kể so với GPU của thẻ video. Như vậy, tính kinh tế của quy mô là khác nhau và do đó giải pháp khác nhau là có thể.

Như với bất kỳ công nghệ mới, chi phí là động lực lớn ở đây. Ngoài ra, các thiết bị này sản xuất điện là một dạng năng lượng mà ô tô đốt trong điển hình chỉ có thể sử dụng cho các thiết bị phụ trợ. Điều này sẽ cải thiện hiệu quả nhiên liệu hiệu quả nhưng mức tăng sẽ tương đối nhỏ.

Các kỹ sư thường miễn cưỡng sử dụng các công nghệ mới đắt tiền tương đối chưa được kiểm chứng khi các phương pháp hiện có đủ để đạt được mục tiêu. Trong trường hợp này, hầu hết các nhà sản xuất ô tô cố gắng sản xuất một sản phẩm cạnh tranh chi phí. Những người quan tâm nhất đến hiệu quả nhiên liệu sẽ có xu hướng xem xét một chiếc xe hybrid (hoặc hoàn toàn bằng điện) thay vì một chiếc chạy bằng động cơ đốt trong tiêu chuẩn. Hầu hết những người tiêu dùng khác muốn mua một chiếc xe rẻ hơn một chiếc có thể làm tăng hiệu quả nhiên liệu của họ một chút.

Có nhiều lý do tại sao, mặc dù hầu hết các liên kết của bạn là từ vài năm trước, rất ít trong số chúng liên kết. Kinh tế và kỹ thuật không thuận lợi. Một phần của nghệ thuật của một động cơ là thải nhiệt càng nhanh càng tốt; hơn nữa, nhiệt là một dạng năng lượng chất lượng thấp, vì vậy một khi năng lượng của bạn là nhiệt, bạn đã mất tất cả các cơ hội tốt nhất để hoàn thành công việc nhiều hơn với nó. Hãy xem xét hai điều đó một cách chi tiết.

thoát khỏi sức nóng một cách nhanh chóng là tên của trò chơi

Khí thải được thiết kế để lấy nhiệt và các sản phẩm đốt cháy ra khỏi động cơ. Bộ tản nhiệt thực hiện một công việc tương tự là loại bỏ và tản nhiệt.

Đổ nhiệt nhanh chóng là rất quan trọng trong động cơ nhiệt, vì hiệu quả phụ thuộc vào nhiệt độ của hồ lạnh và đồng bằng đến nhiệt độ cao hơn.

Vì vậy, bất cứ điều gì bạn đặt trên đường đi, chẳng hạn như thiết bị thu hoạch năng lượng được đề xuất của bạn, sẽ làm chậm tốc độ mà nhiệt rời khỏi động cơ. Điều này không chỉ làm giảm hiệu quả (có vẻ kỳ quái là bạn đã loại trừ hiệu quả như một sự cân nhắc: tại sao bạn lại nhìn vào thu hoạch năng lượng?) Nó cũng sẽ làm tăng nhiệt độ cân bằng của các bộ phận làm việc của xe, rút ​​ngắn tuổi thọ của nó.

Nếu nhiên liệu có giá trị mà việc thu hoạch năng lượng có vẻ hấp dẫn, thì đáng để làm cho chiếc xe hiệu quả hơn ngay từ đầu, để có ít nhiệt thải hơn: trước tiên, hãy giảm mức tiêu thụ năng lượng có giá trị cao, trước khi cố gắng tái chế giá trị thấp năng lượng. Và điều đó đưa tôi đến ...

năng lượng so với dị ứng

Nhiệt, trong một tỷ lệ lớn các trường hợp, là một sản phẩm thải. Nó hầu như luôn là dạng năng lượng ít hữu ích nhất. Đó thực sự là những gì giới hạn hiệu quả của Carnot đang nói với bạn: rằng để có được bất kỳ công việc nào thoát khỏi mức nhiệt thấp, bạn chỉ có thể làm như vậy với hiệu quả rất thấp; có nghĩa là, gần như tất cả nhiệt sẽ ở lại dưới dạng nhiệt.

Khi thực hiện kỹ thuật với nhiệt và các dạng năng lượng khác, sẽ rất hữu ích khi xây dựng một trực giác để phân biệt giữa năng lượng (thứ được đo bằng joules) và dị ứng (điều hoàn thành công việc). Dạng năng lượng nằm trong đó, quyết định mức độ nó có thể làm. Năng lượng hóa học, chẳng hạn như trong nhiên liệu, có thể thực hiện một lượng lớn công việc hiệu quả - nó có khả năng gây dị ứng rất cao. Nhưng cùng một lượng năng lượng như nhiệt có thể làm việc ít hơn nhiều - nó có khả năng gây dị ứng rất thấp. Động cơ đốt trong rất kém hiệu quả vì chúng có dạng năng lượng (hóa học) cao cấp, và ngay lập tức chuyển đổi thành dạng cấp thấp (nhiệt).

Người thay thế khiêm tốn rất giỏi trong công việc của mình. Máy phát điện nhiệt rắn trạng thái đơn giản là không đến gần, không phải chi phí, không hiệu suất. Sử dụng vòng quay tương đối của một dây dẫn và nam châm là một phương tiện rất hiệu quả để biến nhiệt thành điện: đó là lý do tại sao nó được sử dụng trong các nhà máy điện, ô tô, máy nổ xe đạp và nhiều mục đích sử dụng khác.

Vì vậy, mặc dù thu hoạch năng lượng có vẻ thông minh, nhưng đó là kỹ thuật tồi: nó cố gắng khắc phục một triệu chứng, thay vì giải quyết nguyên nhân cơ bản.

Nếu bạn muốn làm việc nhiều hơn từ những joules đó, thì hãy hoàn thành công việc đó trước khi những joules đó ở dạng nhiệt.

Việc sử dụng bất kỳ ý tưởng / công nghệ nào phụ thuộc vào hiệu quả chi phí của nó. Hiệu quả chỉ là một phần của phân tích. Nếu các mô-đun là miễn phí và không bao giờ bị hỏng, chắc chắn chúng sẽ được sử dụng. Tuy nhiên, các mô-đun nhiệt độ cao đắt tiền cho năng lượng của chúng được sản xuất; làm cho chúng hiện không hiệu quả chi phí.

EnergyNumbers làm tốt công việc giải thích nhiệt động lực học liên quan. Vì Carnot bạn không thể thu hoạch được lượng điện năng đáng kể trong thời trang này. Đây cũng là lý do tại sao tiền cho các mô-đun peltier được sử dụng tốt hơn để tăng hiệu suất / hiệu suất động cơ thay thế. Tuy nhiên, nhiệt thải nhiệt độ cao sẽ ở đó bất kể và khi nhiệt điện trở nên hiệu quả về mặt chi phí, bạn sẽ thấy nó được sử dụng.

Bất chấp những gì mọi người có thể quảng cáo, không có ý tưởng / công nghệ nào là "xanh" cho đến khi nó có thể tự giảm cân trong phân tích lợi ích chi phí. Bạn phải nhìn vào toàn bộ bức tranh; đã tiêu thụ bao nhiêu đô la và nguyên liệu thô để cung cấp năng lượng "xanh" này.

Nếu bạn muốn tự mình khám phá nó, đây là một số mô-đun nhiệt độ cao bạn có thể định giá và đánh giá. Hãy nhớ rằng watts được liệt kê là năng lượng tiêu thụ chứ không phải năng lượng được tạo ra. tetech.com