Разработка экспериментального образца источника электрического питания с непосредственным преобразованием теплоты для транспортных систем различного назначения на базе высокоэффективных термогенераторных батарей, работающих в широком диапазоне температур

ТЭГ

Цели проекта:

  1. Повышение эффективности теплоэнергетических установок на транспорте путем использования прямого преобразования тепловой энергии в электрическую.
  2.  Создание удобного инструмента разработки и оптимизации конструкции термоэлектрических генераторов (ТЭГ) для двигателей различного назначения.

Основные задачи проекта:

  1. разработка модели, учитывающей основные физические процессы, происходящие в генераторе;
  2. разработка экспериментальных стендов для исследования особенностей работы и доводки термоэлектрического генератора и проведения комплексных измерений физико-механических параметров экспериментальных образцов термоэлементов и термоэлектрических генераторных батарей на их основе в широком диапазоне температур;
  3. разработка технологии изготовления высокоэффективных генераторных батарей, работающих в широком диапазоне температур;
  4.  разработка и изготовление макетных образцов термоэлектрических генераторов для верификации расчетных моделей.

 

Назначение и области применения:

Результаты проекта могут быть использованы при разработке и производстве термоэлектрических генераторов для дизельных и бензиновых двигателей внутреннего сгорания (ДВС) различного применения: стационарные (электрогенераторы), автомобильные, судовые, двигатели тепловозов, различные поршневые двигатели военного назначения.

Разработанный инструмент разработки ТЭГ для ДВС  c применением разработанных конструкторско-технологических решений позволит проводить расчет и оптимизацию конструкции ТЭГ для различных типов ДВС, а также  автомобилей на их основе с учетом ограничений по габаритам и месту установки генератора,  проводить оценку целесообразности, экономического эффекта от установки ТЭГ, значительно сократить временные и  денежные затраты на проектирование термоэлектрических систем, направленных на повышение эффективности  энергетических установок на транспорте.

Данный инструмент будет полезен как российским, так и зарубежным компаниям, занимающимся разработкой и производством термоэлектрических генераторов, автопроизводителям и компаниям, занимающимся производством ДВС различного назначения.

Внедрение в конструкцию ДВС термогенераторов, эффективно утилизирующих часть тепла выхлопных газов двигателя, позволит повысить его энергоэффективность, снизить расход потребляемого топлива до 7%, а в некоторых случаях отказаться от штатного генератора.

Разработанная в рамках проекта технология изготовления высокоэффективных генераторных батарей, способных работать в широком диапазоне температур,  может быть использована как для повышения эффективности существующих термогенераторных автономных источников питания (станции катодной защиты газопроводов и газорегуляторных пунктов (ГРП), находящиеся вдали от линий электропередач, космические системы освоения дальнего космоса, спутники специального назначения с радиоизотопной энергетической установкой на борту, судовые энергетические установки), так и для расширения их областей применения.  Разработанная технология позволяет на 20-30% повысить эффективность термогенераторных батарей, увеличить до 10-15 лет их долговечность, повысить технологичность. Использование таких батарей в ТЭГ ведет к снижению массогабаритных характеристик и себестоимости энергетической установки.


 

DSC_1302

Макетный образец экспериментального источника электрического питания с непосредственным преобразованием теплоты мощностью до 400 Вт для установки в легковой автомобиль (потенциально встраивается в автомобиль Лада Калина).