Generatory termoelektryczne TEG w napędach hybrydowych

Inicjatywa Zielone Samochody 2009
WyŜsza sprawność dzięki lepszemu wykorzystaniu
energii:
Optymalizacja warunków pracy silnika spalinowego
Odzysk energii podczas hamowania
Wyłączanie silnika w gdy pojazd jest zatrzymany
(system start-stop)
Odzysk odpadowej energii cieplnej
Inicjatywa Zielone Samochody 2009
Motywacja
ciepło spalania
paliwa
370 kW
100%
silnik 126 kW
h = 35%
35%
32%
33%
układ chłodzenia
124 kW
Tmax = 90°C
układ wylotowy
120 kW!
Tmax = 700°C
Przy sprawności 10 % sprawności
generatora TEG moŜliwy odzysk do 12 kW
energii elektrycznej.
Efekt termoelektryczny Seebecka
źródło ciepła
prąd
Th
gorące
złącze
α<0
α>0
zimne złącze
Tc
odprowadzenie
ciepła
Moduł termoelektryczny do
generatorów TEG
materiały
termoelektryczne
odbiornik
energii
Inicjatywa Zielone Samochody 2009
Materiały: stopy Bi2Te3, Sb2Te3
Napięcie : 6 - 20 V
Moc: 14-20 W
Zakres pracy: do 280°C
katalizator
silnik
spalinowy
TEG
silnik
elektryczny
bateria
akumulatorów
Inicjatywa Zielone Samochody 2009
tłumik
•Radioizotopowe generatory
- Apollo, Voyager (1, 2); Galileo, Ulisses inne.
Schemat generatora GPHS - RTG (300 W)
Zalety:
•brak części ruchomych
•mała masa
•niewielkie gabaryty
•wysoka trwałość i niezawodność > 25 lat
•bezobsługowa praca
Inicjatywa Zielone Samochody 2009
•Nissan
•Toyota
•Ford
•General Electric
•Peugeot
•VW & BMW (600 W, 2008)
•Honda
•Hi-Z
(1kW, 1999)
Prototypowy generator (1kW) wykorzystujący ciepło z silnika Diesla Hi-Z Co. 1999, Arizona, USA
Inicjatywa Zielone Samochody 2009
•PrestiŜowa nagroda ÖkoGlobe 2008
•WdroŜenie do produkcji w 2014 r.
• Sprawność 5%
Generator termoelektryczny TEG
„..Z pomocą NASA i zaawansowanej technologii green cars BMW posuwa się
w kierunku ich nowej, drugiej generacji samochodów Efficient Dynamics...”
Dyrektor działu projektowego BMW Klaus Draeger
dla Car Magazine (2008)
Inicjatywa Zielone Samochody 2009
Silnik 1,3 JTD z zainstalowanym prototypowym generatorem termoelektrycznym TEG o mocy 50 W
Wojciechowski K., Bućko M. , Obłąkowski J., patent PL 199293 B1, z dnia 30.09.2008
Wojciechowski K.T. , M.M. Bućko, J. Obłąkowski, P. Fuć , J. Merkisz, , Proc ICT'06. 25th Int. Conf. on Thermoelectrics 2006,
Piscataway, NJ, USA, pp.706-800.
Merkisz J. , P. Fuć, P. Lijewski, K. Wojciechowski, R. Zybała, Proc. of 9th Asia-Pacific Intern. Symp. on Combust. Energy Util.,
Beijing, November 02-06, 2008,, World Publ. Corp., Beijing, China 2008, 439-444
Inicjatywa Zielone Samochody 2009
•Poprawa ekologicznych właściwości spalinowych zespołów
napędowych z zastosowaniem generatorów termoelektrycznych,
(projekt MNiSW Nr 4 T12D 025 30) AGH, 2007
•Investigation of novel composite materials to be used as
components of thermoelectric generators for the conversion
of renewable energy AGH, PL 0089–SGE, 2007-2010
Cel badań: sprawność η > 10%
1000
900
p -leg
n - leg
CoSb2.9Te0.1
CeFe3CoSb12
700
400
300
Zn4Sb3
PbTe
800
Temperatura [K]
Temperatura [K]
900
700
CoSb2.9Te0.1
CeFe3CoSb12
600
PbTe
Zn4Sb3
500
400
Sb1.5Bi0.5Te3
Bi2Te2.9Se0.1
p
n
Sb1.5Bi0.5Te3
Bi2Te2.9Se0.1
300
200
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
odległość
distance
along the leg
1.0
1.2
Potencjalne korzyści z zastosowania generatorów TEG w napędach
hybrydowych:
• wykorzystanie odpadowej energii cieplnej silnika spalinowego
• zwiększenie sprawności układu napędowego o ok. 10%
• zmniejszenie zuŜycia paliwa
• wysoka trwałość
• niezawodność
• zaawansowany stan technologiczny
Kontakt:
Dr inŜ. Krzysztof T. Wojciechowski
Akademia Górniczo-Hutnicza
Wydział InŜynierii Materiałowej i Ceramiki
Al. Mickiewicza 30, 30-059, Kraków
Tel: 012-617-3442
e-mail: [email protected]
web: http://home.agh.edu.pl/~tml/
Inicjatywa Zielone Samochody 2009