Yenilenebilir Enerji: Termoelektrik Jeneratör (Isıdan Elektrik) Yapımı
Termoelektrik jeneratör (TEG), iki yüzeyi arasındaki sıcaklık farkını doğrudan elektriğe çeviren bir cihazdır. Seebeck etkisi adı verilen bu prensip sayesinde, bir sobanın, ocağın veya herhangi bir ısı kaynağının atık ısısından elektrik üretmek mümkündür. Hareketli parçası olmaması, sessiz ve bakımsız çalışması TEG’leri ilginç bir yenilenebilir/atık enerji kaynağı yapar. Bu yazıda termoelektrik jeneratörün yapımını ele alıyoruz.
Termoelektrik Jeneratör Nasıl Çalışır?
Bir termoelektrik modül, iki farklı yarı iletken arasında oluşturulan sıcaklık farkıyla elektrik üretir. Modülün bir yüzü ısıtılır (örneğin sobaya temas eder), diğer yüzü ise bir soğutucu ile soğuk tutulur. İki yüz arasındaki sıcaklık farkı ne kadar büyükse, üretilen gerilim de o kadar yüksek olur. Bu DC gerilim, telefon şarjı veya LED aydınlatma gibi küçük yükler için kullanılabilir. Aşağıdaki çizim modülün çalışma prensibini göstermektedir.
Gerekli Araçlar ve Malzemeler
Bir termoelektrik jeneratör için gerekenler: bir veya birden fazla TEG modülü (örneğin TEG1-12706 tipi, Peltier modülünden farklı olarak yüksek sıcaklığa dayanıklı olan), bir ısı kaynağına temas edecek metal plaka, soğuk taraf için bir alüminyum soğutucu (heatsink) ve fan, ısı iletim macunu, bir DC-DC voltaj yükseltici (boost konvertör), kablolar ve bir USB çıkış modülü. Aletler olarak multimetre, tornavida ve montaj için kelepçe/cıvata gerekir.
Aşama Aşama Yapımı
1. Modülü konumlandırın: TEG modülünü, sıcak yüzü ısı kaynağına bakacak şekilde iki metal plaka arasına yerleştirin.
2. Isı macunu sürün: Her iki yüze de ince bir tabaka ısı iletim macunu uygulayarak ısı transferini iyileştirin.
3. Soğutucuyu takın: Modülün soğuk yüzüne bir alüminyum soğutucu ve gerekirse fan monte edin; sıcaklık farkını korumak kritiktir.
4. Sıkıştırın: Modülü plakalar arasında düzgünce sıkıştırın; iyi temas verimi artırır.
5. Voltaj yükselticiyi bağlayın: TEG çıkışını bir boost konvertöre bağlayarak gerilimi kullanılabilir 5V seviyesine çıkarın.
6. Test edin: Isı kaynağını çalıştırın, multimetre ile çıkış gerilimini ölçün ve USB çıkışından bir cihaz şarj etmeyi deneyin.
Video Anlatım
Aşağıdaki video, ev yapımı bir termoelektrik jeneratörün nasıl yapıldığını göstermektedir:
Verim ve Dikkat Edilecekler
Termoelektrik jeneratörlerin verimi düşüktür (genellikle %5–8), bu yüzden büyük güç beklenmemeli; bunlar daha çok küçük cihazları besleyen veya atık ısıyı değerlendiren sistemlerdir. Soğuk tarafı gerçekten soğuk tutmak verimin anahtarıdır; soğutucu ısınırsa üretim hızla düşer. Ayrıca standart Peltier modülleri yüksek sıcaklıkta bozulur; bu yüzden ısı üretimi için özel olarak üretilmiş TEG modülleri kullanılmalıdır.
Nerelerde Kullanılır?
Termoelektrik jeneratörler, atık ısının bol olduğu pek çok yerde değerlendirilir. Odun sobalı evlerde sobanın üzerine yerleştirilen bir TEG, elektrik şebekesi olmayan bölgelerde telefon şarjı ve LED aydınlatma için elektrik üretebilir. Kamp sobalarında, sobanın ısısıyla hem yemek pişirilir hem de cihazlar şarj edilir. Endüstride ise fabrika bacalarının ve motor egzozlarının atık ısısından elektrik geri kazanmak için kullanılırlar. Hareketli parça içermedikleri için uzay araçlarında radyoizotop termoelektrik jeneratörler (RTG) olarak da onlarca yıl güvenilir biçimde çalışırlar.
Verimi Artırmanın Yolları
Termoelektrik üretimde anahtar, sıcak ve soğuk yüzler arasındaki farkı mümkün olduğunca büyük tutmaktır. Soğuk tarafta güçlü bir soğutucu ve gerekirse aktif soğutma (fan veya su) kullanmak, sıcaklık farkını korur ve üretimi artırır. Birden fazla modülü seri bağlamak gerilimi yükseltir. Ayrıca yüzeyler arasındaki temas direncini azaltmak için kaliteli ısı macunu kullanmak ve modülü düzgün sıkıştırmak, toplam verim üzerinde gözle görülür bir fark yaratır.
Peltier ile TEG Arasındaki Fark
Peltier modülleri ve termoelektrik jeneratörler benzer görünse de farklı amaçlar için üretilir. Peltier modülleri elektrikle soğutma yapmak için tasarlanmıştır ve yüksek sıcaklığa uzun süre dayanamaz. TEG modülleri ise ısıdan elektrik üretmek için yüksek sıcaklığa dayanıklı malzemelerden yapılır. Bu yüzden ısı kaynağıyla çalışacak bir üretim sisteminde mutlaka TEG modülü tercih edilmelidir.
İlgili Yazılar
Yenilenebilir enerji serimizdeki diğer projelere de göz atın:
