Termoelektrik Enerji Toplama Sistemi

“Enerji toplama” normal olarak israf edilen enerjinin yakalanarak kullanılabilir elektrik gücüne dönüştürülmesini sağlayan bir yöntemdir. Her koşul için uyumlu tek bir teknoloji olmaktan çok kaynak enerjiye göre optimize edilerek tasarlaması gerekir. Isı enerjisinin elektrik enerjisine dönüşümünü sağlamak için önkoşul uygun bir ısı kaynağının bulunmasıdır. Genel olarak buradan sağlanacak güç seviyesi ısı kaynağındaki ısı değişimlerinin karesine doğrudan orantılı olduğu için termoelektrik jeneratörde oluşacak sıcaklık farklılıkları ne kadar yüksekse elde edilecek elektrik gücü de o kadar yüksek olacaktır. Enerji toplama sistemlerinin temel öğeleri arasında termoelektrik jeneratör bulunur. Maksimum performans elde edebilmek için, termoelektrik jeneratörün ısı kaynağı ile termal eşleşmesinin sağlanması ve termal empedans dengesinin kurulması tasarım aşamasında düşünülmesi gereken noktalar arasındadır. Isı jeneratörünün sağladığı çıkış termal sınır durumlarına bağımlıdır; ortam sıcaklığı, ısı kaynağının sıcaklığı ve ısı akısından (flux) etkilenir. Performansı etkileyen diğer etmenler arasında bu cihazların tasarımı ve ısının ortama kaçmasını önleyecek ısı yutucu gelir. Optimal termoelektrik jeneratör tasarımı bu gibi parametrelerin yanı sıra elde edilmek istenilen akımgerilim çıkış ilişkisini de kayda almalıdır. Termal sınır durumları değişken olduğu için, termoelektrik jeneratörün çıkış değerleri de değişken olacaktır. Bu durumda tüm elektriksel yükler üzerinde işlevselliğini koruyacak gerilim düzeltme ve güç yönetim devrelerinin tasarım gereksinimi kaçınılmazdır. Nextreme tarafından geliştirilen WPG-1 müstakil bir termoelektrik toplama sistemi olarak öne çıkar. Tasarım olarak 15 kΩ ve daha yüksek yüklere 3,3, 4,1 veya 5,0 VDC gerilim sağlamak için geliştirilmiştir. Dört öğeden oluşur. Gerilim çevirici kart Linear Technologies’in LTC3108 düşük gerilimli kurulum çeviricisi ve güç yönetim entegre devresini içerir. Bu kart iki adet çıkış konektörüne bağlı tek regüle edilmiş çıkış sunar. DI anahtarlar dayesinde 2,35, 3,3, 4,1 ve 5,0 VDC çıkışlar işleme alınır. Diğer bir seri DIP anahtarları çıkış noktaları ve mavi LED gösterge arasında anahtarlama için kullanılır. Cihazda bulunan diğer öğeler ısı yutucu, firmanın HV56 ısı jeneratörü ve ısı kaynağına uygulanan metal bağlantı levhasıdır. Cihaz herhangi bir düz zemin ısı kaynağı ile kolayca kullanım için tasarlanmıştır. Doğal konveksiyon yöntemi ile kullanılmak üzere geliştirildiği için cihazın daimi faaliyeti için herhangi bir fan takılmasına gerek yoktur. Ancak konveksiyon yöntemi ile soğutulması halinde performansı artar. Cihaz sensör sistemleri için düşük maliyetli kolay kullanımlı otonom enerji kaynağı sunar.