내부 연소 엔진에서 에너지를 수확하는 열전 기술

배경 :
자동차에서, 단지 ¹ / ₃ 연료의 잠재적 에너지를 기계적 에너지 및 에너지의 상당 부분으로 변환되고, 열로 손실된다.

이 손실 된 에너지를 회복하기위한 이전의 시도가 있었다. 포르쉐는 1990 년대 초 프로토 타이핑 단계를 거치지 않은 자동차 열전 발전기 (ATEG)를 개발했습니다. 현재 Porsche Motorsports는 LeMans 시리즈 Race car에서 열 에너지 수확 시스템을 테스트하고 있습니다.

포르쉐의 연구 외에도 GM은 Future Tech, LLC와 협력하고 있습니다. 내연 기관에서 에너지를 수확하기 위해 themoelectric 기술을 사용하는 아이디어를 탐구합니다. BMW와 같은 다른 자동차 제조업체들도이 기술을 연구하고 있습니다.

현재 전력 사용량

• 소형차는 약 150W
• 대형 트럭은 약 500W입니다

이 기술을 성공적으로 구현할 수 있으면 라디에이터, 워터 펌프 및 발전기와 같은 구성 요소가 효과적으로 작업 부하를 줄이거 나 시스템에서 제거하여 내연 기관의 부하를 줄일 수 있습니다.

질문 :
친환경 기술에 대한 관심이 높아짐에 따라 열전 기술을 사용하여 내연 기관에서 에너지 수확을 구현하지 못하게하는 효율성 외에 기술 장벽 이 있습니까?

참고 문헌 :

• 정합 출력 전압 또는 개방 회로 전압 중 어느 것을 사용해야합니까?
• 자동차 용 열전 기술의 장점
• 열전 발전기의 약속과 문제점
• 자동차 열전기 발전기 (ATEG) 모델링
• 자동차 교류 발전기를 대체하고 MPG를 개선하기위한 열전
• 터보 차저 디젤 엔진의 열전 발전기
• 케터링 대학교 연구원들은 General Dynamics와 협력하여 추진 시스템의 사용되지 않은 열 에너지를 유용하고 청정한 에너지로 변환하고 있습니다.
• 포르쉐 919 하이브리드 르망 레이서, 열로 낭비되는 가솔린 에너지의 2/3
• 발전기를 열전 발전기 또는 TEG로 교체하려는 독일인
• 포르쉐 919 하이브리드 LMP1 르망 프로토 타입

각주

제안 중복은 아직 분명히 다른 관련되어 있지만. 내연 기관에서 복구하는 데 사용할 수있는 에너지의 크기는 비디오 카드의 GPU보다 훨씬 높습니다. 따라서 규모의 경제는 다르므로 다른 솔루션도 가능합니다.

다른 모든 새로운 기술과 마찬가지로 비용이 큰 원동력입니다. 또한 이러한 장치는 일반적인 내연 자동차가 보조 장비에만 사용할 수있는 에너지 형태 인 전기를 생산합니다. 이것은 연료 효율을 효과적으로 향상 시키지만 이득은 상대적으로 적습니다.

엔지니어는 일반적으로 기존 방법으로 목표를 달성하기에 충분할 때 테스트를 거치지 않은 값 비싼 신기술을 사용하는 것을 꺼려합니다. 이 경우 대부분의 자동차 제조업체는 가격 경쟁력이있는 제품을 생산하려고 노력합니다. 연료 효율에 가장 관심 이있는 사람들 은 표준 내연 기관에 의해 구동되는 차량 대신 하이브리드 (또는 전기) 차량을 고려하는 경향이 있습니다. 대부분의 다른 소비자는 연료 효율을 약간 높일 수있는 차량보다 저렴한 차량을 구입하는 것을 선호합니다.

몇 년 전부터 대부분의 링크가 있었지만 그 중 어느 것도 거의 얻지 못한 데에는 이유가 있습니다. 경제와 공학은 호의적이지 않습니다. 엔진 기술의 일부는 가능한 빨리 열을 버리는 것입니다. 또한 열은 에너지의 품질이 낮은 형태이므로 일단 에너지가 열이면 더 많은 작업을 수행 할 수있는 모든 기회를 이미 잃어 버렸습니다. 이 두 가지를 자세히 살펴 보겠습니다.

열을 빨리 제거하는 것이 게임의 이름입니다

배기 장치는 엔진에서 열과 연소 생성물을 제거 하도록 설계되었습니다 . 라디에이터는 열을 제거하고 소멸시키는 비슷한 작업을 수행합니다.

효율은 저온 저장소의 온도와 더 높은 온도의 델타에 의존하기 때문에 열 엔진에서 열을 빠르게 버리는 것이 중요합니다.

따라서 제안 된 에너지 하베스 팅 장치와 같이 방해물이 있으면 열이 엔진을 떠나는 속도가 느려집니다. 이것은 효율성을 떨어 뜨릴뿐만 아니라 효율성을 배제한 것이 이상하다고 생각합니다. 어쨌든 에너지 수확을 보시겠습니까?) 또한 자동차 작동 부품의 평형 온도를 높여 수명을 단축시킵니다.

연료가 에너지 수확이 매력적으로 보일만큼 가치가 있다면, 먼저 열을 효율적으로 만들어 폐열을 줄이는 것이 좋습니다. 먼저 낮은 가치를 재활용하기 전에 고 부가가치 에너지 소비를 줄이십시오. 에너지. 그리고 그것은 저를 가져옵니다 ...

에너지 대 에너지

대부분의 경우 열은 폐기물입니다. 거의 항상 가장 유용한 형태의 에너지입니다. 이것이 바로 Carnot 효율 한계가 말하는 것입니다. 저급 열에서 작업을하려면 매우 낮은 효율로만 수행 할 수 있습니다. 즉, 거의 모든 열이 열로 유지됩니다.

열 및 다른 형태의 에너지로 엔지니어링을 수행 할 때 에너지 (줄 단위로 측정 된 것)와 엑 서지 (작업이 완료된 것) 를 구별 할 수있는 직감을 구축하는 것이 매우 유용합니다 . 에너지의 형태에 따라 얼마나 많은 일을 할 수 있는지가 결정됩니다. 연료와 같은 화학 에너지는 많은 양의 작업을 효율적으로 수행 할 수 있습니다. 그러나 열과 동일한 양의 에너지는 훨씬 적은 작업을 수행 할 수 있으며 엑서지가 매우 낮습니다. 내연 기관은 고급 형태의 에너지 (화학 물질)를 취하여 즉시 저급 (열)으로 변환하기 때문에 비효율적입니다.

겸손한 교류 발전기는 그 일을 매우 잘합니다. 고체 열전 발전기는 성능이 아니라 비용이 아니라 가까이 있지 않습니다. 도체와 자석의 상대 회전을 사용하는 것은 열을 전기로 전환하는 데 매우 효과적인 수단입니다. 이것이 발전소, 자동차, 자전거 발전기 및 기타 여러 용도에 사용되는 이유입니다.

따라서 에너지 수확이 영리 해 보이지만 엔지니어링은 좋지 않습니다. 근본적인 원인을 해결하기보다는 하나의 증상을 고치려고합니다.

줄에서 더 많은 작업을 원한다면 줄이 열 형태가 되기 전에 그 일을 끝내십시오 .

아이디어 / 기술의 사용은 비용 효율성에 달려 있습니다. 효율성은 분석의 한 부분 일뿐입니다. 모듈이 자유롭고 나 빠지지 않았다면 확실히 사용 중일 것입니다. 그러나 고온 모듈은 전력 생산에 비싸다. 현재 비용 효율적이지 않습니다.

EnergyNumbers는 관련된 열역학을 잘 설명합니다. Carnot 때문에이 방식으로 상당한 양의 힘을 얻을 수 없습니다. 펠티어 모듈에 대한 비용이 엔진 효율 / 성능 향상에 더 많이 쓰이는 이유이기도합니다. 그러나 고온 폐열은 상관없이 존재하며 열전이 비용 효율적이되면 사용 중임을 알 수 있습니다.

사람들이 광고하는 내용에도 불구하고, 비용 편익 분석에서 자체 무게를 끌어낼 수있을 때까지 어떤 아이디어 / 기술도 "녹색"이 아닙니다. 전체 그림을 봐야합니다. 이 "녹색"에너지를 제공하기 위해 몇 달러 나 원료를 소비했는지

직접 찾아보고 싶다면 가격을 책정하고 평가할 수있는 고온 모듈이 있습니다. 나열된 와트는 생성 된 전력이 아니라 소비 된 전력임을 기억하십시오. tetech.com