Proyecto de transformación del calor residual de gases de combustión de un automóvil en energía eléctrica, como contribución al cuidado del medio ambiente

La presente investigación consiste en diseñar un dispositivo que permite generar un voltaje continuo (5 voltios), utilizando un dispositivo conformado por celdas Peltier, disipadores y un bloque base, la unión adecuada de estos elementos podrán cargara una batería portátil, el cual podrá ser implementado para cargar dispositivos electrónicos que funcionen con un voltaje. El objetivo de este estudio se basa en el efecto Seebek que consiste en la producción de corriente eléctrica a partir del contacto entre dos metales diferentes, dos semiconductores, o un metal y un semiconductor, que se hallan en un mismo circuito, debido a la diferencia de temperatura entre ellos. Con base en lo expuesto anteriormente, se elaboró un dispositivo que se podrá adaptar al tubo de escape de un automóvil el cual nos permitirá absorber el calor desperdiciado por este y de esta manera calentar una de las caras de la Celda Peltier, mientras que el otro lado de la cara se conectará un disipador, este a través del movimiento del vehículo disipará el calor por medio de la convección generando así una diferencia de temperatura entre las dos caras de la celda. Para confirmar la viabilidad del dispositivo se realizó un análisis  experimental  en  el  cual  se  elaboró  una  fracción del dispositivo por medio de una Celda Peltier, un disipador y un bloque de aluminio, simulando las condiciones más críticas que se podría generar en condiciones reales de uso con los cuales se obtuvo un voltaje de 2.5 V con una diferencia de temperatura de 70.4 °C como un valor máximo sometiendo a la celda a su máxima capacidad, sin embargo consideramos que se trabajaría con una diferencia de temperatura de 54 °C ya que con ello se obtiene un voltaje de 2.4 V lo cual no es una variación significativa en voltaje, pero si representa un nivel de temperatura más seguro para la durabilidad de la celda

Análisis técnico económico para el diseño e implementación de un prototipo de autoproducción de energía eléctrica sostenible basado en el efecto termoeléctrico y placas peltier, para uso residencial en el conjunto residencial el prado

En el presente artículo se pondrá cómo finalidad buscar un diseño y analisis idóneo para la implementación de un nuevo sistema de generación energética en el país, que permita la producción eléctrica de forma termoeléctrica para el CONJUNTO HABITACIONAL EL PRADO, puesto que se busca nuevas fuentes de generacion que puedan abastecer las diferentes demandas presentadas en los hogares del conjunto residencial, basado en aprovechar una fuente de calor presente dentro de las instalaciones del lugar y mediante estudios de aprovechamiento de la fuente calorífica se utilizó como base el modelo de implementación de Placas tipo Peltier, mediante el sistema se realizó un prototipo, en el cual se realizaron dos grupos de celdas conectadas, seis en serie cada uno, para la suma de los voltajes entregados por cada elemento, posteriormente, se realizó la conexión en paralelo de estos grupos, incrementando así el nivel de corriente a la salida del circuito. El prototipo posee un sistema de enfriamiento para generar la diferencia de calor en cada una de las placas, esto se lo logro a través de la implementación de tres ventiladores. Una vez probadas por algunas ocasiones se obtuvo la salida de tensión requeridas para el ingreso al inversor, quien transformará los doce voltios tipo DC (corriente directa) de salida del sistema propuesto y los transformará a 120 voltios tipo AC (Corriente alterna) para abastecer las diferentes cargas con las cuales se probarán y analizarán la vialidad del proyecto. Mediante los analisis se determinó que es factible la implementación, porque abasteció las cargas conectadas al sistema. Actualmente en el conjunto residencial se tiene la finalidad de proyectarse como un ejemplo de aprovechamiento de energía residuales y que sea fiable al momento de su implementación, donde la implementación de energía termoeléctrica para sus instalaciones demostrara a la comunidad nuevas alternativas de aprovechamiento energético a diferencia de diseños tradicionales, siendo el propósito de este diseño abastecer varías demandas que pueden presentar en un hogar tradicional en base a estudios técnico – económico que se demostraran en el presente documento.The purpose of this article will be to seek a suitable design and analysis for the implementation of a new energy generation system in the country, which allows thermoelectric electricity production for the EL PRADO HOUSING COMPLEX, since new sources of energy are being sought. generation that can supply the different demands presented in the homes of the residential complex, based on taking advantage of a heat source present within the facilities of the place and through studies of the use of the heat source, the implementation model of Peltier type plates was used as a basis , by means of the system a prototype was made, in which two groups of connected cells were made, six in series each, for the sum of the voltages delivered by each element, subsequently, the parallel connection of these groups was made, increasing thus the current level at the output of the circuit. The prototype has a cooling system to generate the heat difference in each of the plates, this was achieved through the implementation of three fans. Once tested on some occasions, the required voltage output was obtained to enter the inverter, which will transform the twelve volts DC type of output of the proposed system and transform them to 120 volts AC type to supply the different loads with which they will be tested and they will analyze the project's viability. Through the analyzes it was determined that the implementation is feasible, because it supplied the loads connected to the system. Currently, the residential complex aims to project itself as an example of the use of residual energy and to be reliable at the time of its implementation, where the implementation of thermoelectric energy for its facilities will demonstrate to the community new alternatives for energy use unlike traditional designs, the purpose of this design being to supply various demands that may arise in a traditional home based on technical-economic studies that will be demonstrated in this document

Diseño e implementación de un prototipo generador de electricidad mediante el efecto termoeléctrico con el uso de celdas peltier

This project contains educational aspects such as research, technological development and innovation, it is aimed at gathering technical information on the use of alternative and renewable energies to promote the efficient use of energy. The geographic location of our country and the operating characteristics of the Peltier cells allow us to take advantage of the geothermal energy existing in the thermal waters and thus to apply them in a system of electric power generation. The knowledge and skills acquired in the course of university life allow the design of an energy generating system based on the principles of thermodynamics, heat transfer, electrical circuits, to finally achieve the construction and implementation of a prototype generator of electricity through the thermoelectric effect with the use of Peltier cells, and to determine the efficiency that the implementation of these devices will have in environmental situations of constant changes.El presente proyecto contiene aspectos educativos como la investigación, el desarrollo tecnológico y la innovación, esta direccionado a recopilar información técnica, sobre el aprovechamiento de las energías alternativas y renovables para promocionar el uso eficiente de la energía. La ubicación geográfica de nuestro país y las características de funcionamiento de las celdas Peltier permiten aprovechar la energía geotérmica existente en las aguas termales para de esta manera aplicarlas en un sistema de generación de energía eléctrica. Los conocimientos y habilidades adquiridas en el transcurso de la vida universitaria permiten el diseño de un sistema generador de energía basándonos en los principios de la termodinámica, la transferencia de calor, circuitos eléctricos, para lograr finalmente la construcción e implementación de un prototipo generador de energía eléctrica mediante el efecto termoeléctrico con el uso de celdas Peltier, y determinar la eficiencia que tendrá la implantación de estos dispositivos en situaciones ambientales de cambios constante

Módulos Termoeléctricos Flexibles

Treballs Finals del Màster d’Energies Renovables i Sostenibilitat Energètica, Facultat de Física, Universitat de Barcelona, Curs: 2013-2014, Tutors: Andreu Cabot Codina i Silvia Ortega TorresUna producción de electricidad más eficiente y menos basada en los combustibles fósiles es necesaria para afrontar la creciente demanda de energía en nuestra sociedad, no solamente por la escasez de los recursos sino también por sus efectos nocivos en el medioambiente. Además, actualmente la producción de energía es un proceso altamente ineficiente, estimándose que más de la mitad de la energía producida es disipada en forma de calor. En este escenario, la conversión de energía termoeléctrica constituye una solución alternativa para mejorar la eficiencia de muchos de los procesos industriales y domésticos actuales. Durante esta tesis se ha hecho un estudio profundo en la tecnología termoeléctrica, comprendiendo su importancia para una generación de energía más eficiente y sostenible, así como sus posibles aplicaciones. Además, se han desarrollado las capacidades para la elaboración de un módulo flexible novedoso, partiendo desde cero en su proceso de obtención. Esta parte más experimental combina la puesta en práctica de los conocimientos teóricos y prácticos de la termoelectricidad, así como la familiarización de la rutina de trabajo en el laboratorio y el uso de equipos de medición y caracterización de materiales. Ha sido objetivo aprender del proceso de elaboración, así como de los inconvenientes que puedan surgir durante el proceso, y poderlos sufragar. Aprender de los errores, es el gran maestro y aliado cuando se parte de cero en un proceso. Pero no por ello desalentador, todo lo contrario, insta a seguir investigando en posibles soluciones o mejoras que hacen que cada día se apueste por este tipo de tecnologías

Efectos y aplicaciones termo eléctricas de las celdas Peltier

Debido al incremento del impacto negativo por el uso de combustibles fósiles para la generación de energía eléctrica, las investigaciones sobre nuevas alternativas han llevado a la comunidad científica a estudiar las características de dispositivos electrónicos para asociarlos con la posibilidad de la generación de esta energía. Se realizo un estudio de las celdas termogeneradoras (TEG), y se buscó determinar si las celdas Peltier tienen la capacidad de generar energía eléctrica y qué tan eficiente podría ser este resultado, se concluyó que se puede aplicar en la implementación de dispositivos de baja potencia. Posteriormente, se construyó un prototipo en el que las celdas Peltier pueden tener diferentes temperaturas, una de ellas alta y otra fría, debido a este fenómeno físico, se pudo lograr ese diferencial de voltaje requerido. Por medio de la experimentación se realizó la toma de datos resultante, y con una muestra de 50 datos obtenidos se comprobó que fue posible obtener energía eléctrica, que puede ser estabilizada y almacenada para su uso. La utilización de los dispositivos de baja potencia fue posible, gracias a que, de acuerdo a los resultados, obtuvimos una potencia alrededor de 1.15W permitiendo dar soluciones a hogares en los que utilizar un teléfono celular o un dispositivo electrónico era imposible. Con la obtención y regulación de este voltaje se puede ayudar a minimizar los altos costos y dificultades que requiere un montaje de otras energías renovables y llegar a lugares que por diversos motivos no tienen acceso a la energía cableada.Due to the increase in the negative impact of the use of fossil fuels for the generation of electrical energy, research on new alternatives has led the scientific community to study the characteristics of electronic devices to associate them with the possibility of generating this type of energy. When carrying out a study of thermogenerator cells (TEG), we tried to find if Peltier cells have the capacity to generate electrical energy and how efficient this result could be, it was concluded that it can be applied in the implementation of low power devices. Subsequently, a prototype was built in which the Peltier cells can have different temperatures, one of them high and the other cold, due to this physical phenomenon, the required voltage differential could be achieved. Through experimentation, the resulting data collection was carried out and it was verified that it was possible to obtain electrical energy, which can be stabilized and stored for use. The use of low power devices was possible, providing solutions to homes were using a cell phone or an electronic device was impossible. Obtaining and regulating this voltage can help minimize the high costs and difficulties required to assemble other renewable energies and reach places that, for various reasons, do not have access to cabled energy

Análisis del comportamiento y optimización de un panel solar híbrido con la integración de módulos termoeléctricos.

La energía solar es, hoy en día, una de las fuentes de energía renovable más importante y que mayor desarrollo han tenido en los últimos años. Los paneles solares híbridos, combinan tanto su faceta eléctrica, como la térmica. El presente trabajo aborda el estudio y optimización del comportamiento de módulos termoeléctricos (TEG) en colectores solares híbridos, con el fin de aumentar su rendimiento. Para ello, se han ensayado dichos módulos de manera aislada, se ha observado su comportamiento en la configuración original presente en la Universidad de Zaragoza y tras ello, se ha propuesto y ejecutado una solución para optimizar la producción. Además, tras la optimización, los resultados obtenidos han sido extrapolados al caso de una vivienda real para observar con detalle el aporte de los módulos TEG. <br /

Generadores termoeléctricos accionados por el calor humano para dispositivos portátiles. Estado del arte y modelado térmico sencillo

Revisión del estado del arte en la aplicación de la tecnología termoeléctrica para alimentar pequeños dispositivos portátiles a partir del calor humano (tipos de dispositivos, aplicaciones, potencial futuro, etc.). Desarrollo de un modelo térmico sencillo de uno de estos dispositivos. El modelo permitirá analizar la influencia de los parámetros internos del generador termoeléctrico, la configuración del disipador y la temperatura ambiente en la producción de energía

Diseño óptimo de un sistema de iluminación LED aplicando el efecto Seebeck en celdas Peltier. Distrito de Yanahuanca, Región Pasco, 2018

La presente tesis tuvo como objetivo principal determinar si la aplicación del efecto Seebeck permitirá la generación de iluminación LED mediante el diseño óptimo de un sistema, en el distrito de Yanahuanca, Región Pasco. Por otro lado, el tipo de investigación fue aplicada. En cuanto a la población no hay individuos o elementos sobre los cuales se haga el estudio, por lo tanto, no hay población objeto de estudio. Mediante las fichas de observación se recolectaron todos los resultados obtenidos en tres días distintos, los cuales se analizaron con el software Minitab aplicando el modelo de regresión lineal. Se elaboró un prototipo, dividido en dos sistemas de control y un generador termoeléctrico los cuales permiten el funcionamiento correcto del sistema. Con los resultados obtenidos, se llegó a la conclusión que el efecto Seebeck si permite el diseño de un sistema de iluminación LED, teniendo la gradiente de temperatura óptima para su función un valor de 56°C aproximadamente, siendo el voltaje mínimo para el funcionamiento de 4.5V y el óptimo de 12V

Estudio de aplicación de células Peltier para la obtención de electricidad en automóviles

En este trabajo vamos a estudiar la posibilidad de que, mediante células Peltier, podamos obtener electricidad a partir del calor residual de las máquinas. Sería un estudio muy interesante para aumentar el rendimiento de muchas de ellas que desprenden gran cantidad de calor, por ejemplo los coches, y que este calor actualmente no se aprovecha para nada, únicamente se tira al ambiente. Ésta energía eléctrica obtenida puede usarse posteriormente en sistemas start/stop, o mandarse a las baterías de vehículos híbridos.Moya Pérez, JA. (2018). Estudio de aplicación de células Peltier para la obtención de electricidad en automóviles. http://hdl.handle.net/10251/101498TFG

Simulación y análisis exergético de un generador termoeléctrico integrado en una caldera de biomasa

En este trabajo fin de grado se realiza un análisis exergético de un generador termoeléctrico a través de dos modelos desarrollados para una caldera de biomasa, utilizando el programa Engineering Equation Solver (EES). En primer lugar, se hace una breve introducción, y un enfoque personal del trabajo. Más tarde, se realiza un breve resumen de los conceptos necesarios para entender este tipo de tecnología. Posteriormente, se realiza una revisión bibliográfica de diferentes artículos científicos en los que se estudian y analizan este tipo de generadores. Esta revisión es de suma importancia para el diseño posterior debido a que recopila datos importantes y resultados orientativos, que facilitarán las labores de cálculo y análisis de resultados. Una vez hecha la revisión bibliográfica, se procede a crear el diseño y modelado de un generador termoeléctrico implantado en la salida de los gases de combustión de una caldera de biomasa, mediante el programa de cálculo EES. El capítulo se divide en cinco apartados: en el primero de ellos, se detalla la descripción geométrica del sistema; en el segundo, se caracteriza el tipo de generador termoeléctrico (TEG) a implantar; en el tercero se calculan las especificaciones técnicas del dispositivo que no aparecen en su hoja de características técnicas; en el cuarto se estudia la combustión, sin verse modificada esta para ninguno de los dos modelos; en el quinto se estudia el sistema recuperador, subdividiéndolo en los dos modelos planteados; y para concluir el capítulo, se plantean los balances exergéticos para el posterior análisis exergético de ambos modelos. Se presentan los resultados obtenidos y ser realiza una serie de análisis de sensibilidad a partir de ambos modelos Por último, se extraen las conclusiones del trabajo