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Protótipo de um microgerador termoelétrico de estado sólido: cogeração a gás

AUTOR(ES)
DATA DE PUBLICAÇÃO

2009

RESUMO

A conversão termoelétrica da energia pode ser realizada diretamente em geradores sem partes móveis, que utilizam o princípio do efeito SEEBECK, obtido em junções de condutores termopares e mais recentemente nas junções semicondutoras tipo p-n que apresentam maior eficiência de conversão. Quando os termogeradores são expostos a uma diferença de temperatura (gradiente térmico), uma força eletromotriz é gerada induzindo o surgimento de uma corrente elétrica no circuito. Desta forma, é possível converter em energia térmica a energia térmica da combustão de um gás através de um queimador, constituindo-se em um Gerador Termoelétrico. O desenvolvimento de queimadores infravermelhos, utilizando placa cerâmica porosa, tem possibilitado melhorar a eficiência dos processos de aquecimento, além de reduzir as emissões nocivas como CO, NOx, etc. Nos últimos anos, o aperfeiçoamento de módulos semicondutivos termoelétricos (TEGs) tem estimulado o desenvolvimento de dispositivos geradores e de aproveitamento de irreversibilidades térmicas de máquinas térmicas e processos, melhorando a eficiência energética e exergética desses sistemas, principalmente de processos que permitem a cogeração de energia. O presente trabalho está baseado na construção e avaliação de um protótipo, em escala piloto, para geração de energia visando aplicações específicas. A unidade utiliza gás combustível (GLP) como fonte primária de energia. O protótipo é composto de um queimador infravermelho de placas porosas, um adaptador para o módulo gerador, um conjunto de módulos semicondutores adquiridos da Hi-Z Inc. e um trocador de calor para ser utilizado como fonte fria. O protótipo foi montado em uma bancada de testes, utilizando um sistema de aquisição de temperatura, um sistema de aplicação de carga e instrumentação para avaliar o seu funcionamento e desempenho. O protótipo apresentou uma eficiência de conversão química para elétrica de 0,31% e aproveitamento térmico de cogeração da ordem de 33,2%, resultando numa eficiência global de 33,51%. A eficiência exergética próxima da energética mostra que o aproveitamento útil da energia primária do combustível foi satisfatório, embora o dispositivo proposto tenha apresentado, ainda, um baixo desempenho devido a subutilização da área aquecida pelo número reduzido de módulos, como também, um gradiente térmico abaixo do ideal informado pelo fabricante, além de outros fatores. A metodologia de ensaio adotada mostrou-se adequada para avaliação do protótipo

ASSUNTO(S)

termogeradores petroleo e petroquimica energy and energy analysis termogenerators energia cogeneration termoeletricidade thermoelectric cogeração




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