Beth yw'r Potensial o Integreiddio Cynhyrchwyr Thermodrydanol (TEGs) ar Blatiau Gwresogi i Adfer Gwres Gwastraff fel Trydan?

Mae cefn plât gwresogi yn gynnes hyd yn oed gydag inswleiddio. Yn gyffredinol mae gwres gradd isel o'r fath yn rhy isel mewn tymheredd i'w harneisio i ddarparu pŵer mecanyddol, ond gall generaduron thermodrydanol (TEGs) droi unrhyw wahaniaeth tymheredd yn drydan yn uniongyrchol, y gellid ei ddefnyddio i bweru synwyryddion diwifr neu arwyddion LED.

Cynhyrchu thermodrydanol: Effaith Seebeck
Mae generaduron thermodrydanol yn defnyddio effaith Seebeck, lle mae gwahaniaeth tymheredd rhwng dau ddargludydd gwahanol yn achosi potensial trydanol bach. Gall un roi modiwl TEG mewn system plât gwresogi rhwng yr arwyneb poeth (cefn y plât) a sinc oer (aer amgylchynol neu blât wedi'i oeri â dŵr). Bydd electronau'n llifo o'r ochr wedi'i gynhesu i'r ochr oerach, gan gynhyrchu foltedd cerrynt uniongyrchol (DC) sy'n gymesur â'r gwahaniaeth tymheredd.

Cymwysiadau Platiau Gwresogi
Os gosodir arae TEG ar gefn oerach plât gwresogi mewn cyd-destun diwydiannol, efallai y bydd yn gallu casglu digon o ynni i bweru dyfeisiau pŵer isel fel synwyryddion tymheredd di-wifr neu ddangosyddion LED. Byddai hyn yn golygu na fyddai angen batris na llawer o wifren ar ddyfeisiau o'r fath mwyach, sy'n cyd-fynd yn fawr â'r duedd sy'n dod i'r amlwg o gymwysiadau diwydiannol Rhyngrwyd Pethau (IoT). Er enghraifft, gallai synwyryddion tymheredd diwifr fonitro cyflwr platiau gwresogi yn barhaus a throsglwyddo'r data i systemau rheoli heb fod angen newidiadau batri na gwifrau cymhleth.

Mae generaduron thermodrydanol yn gymhwysiad arbenigol sy'n darparu opsiynau hunan-bweru ar gyfer synhwyro a monitro, sy'n bwysig iawn ar gyfer meysydd lle mae angen lleihau amser segur a chynnal a chadw. Gall y dull hwn o gynaeafu ynni fod yn arbennig o ddefnyddiol mewn cymwysiadau lle mae angen data amser real ond lle byddai gwifrau neu ffynonellau pŵer yn waharddol.

Cyfyngiadau Ymarferol TEGs
Fodd bynnag, mae yna nifer o gyfyngiadau gyda generaduron thermodrydanol. Mae effeithlonrwydd TEG yn gymharol wael, yn aml yn amrywio o 2-5 y cant, sy'n golygu mai dim ond cyfran fach o'r ynni gwres sy'n cael ei droi'n drydan. Ar gyfer plât gwresogi, gall y gwahaniaeth tymheredd rhwng cefn gwresog y plât (yn yr ystod o 50-100 gradd) a'r aer amgylchynol neu arwyneb wedi'i oeri â dŵr roi graddiant tymheredd o 50-100 K yn unig. Mae gwahaniaeth tymheredd mor fach yn cyfyngu ar faint o bŵer y gall TEGs ei gynhyrchu.

Mae'r pŵer trydanol o fodiwlau TEG yn aml yn yr ystod miliwat i ychydig-wat, yn dibynnu ar faint y modiwl a'r gwahaniaeth tymheredd. O ran adferiad gwres cyffredinol, nid yw'n arbediad ynni mawr ond mae'n ddigonol ar gyfer cymwysiadau pŵer isel fel synwyryddion diwifr sy'n defnyddio pŵer lleiaf posibl.

Mae TEGs hefyd yn ychwanegu cymhlethdod a chost i'r system. Rhaid creu graddiant tymheredd effeithlon trwy ddewis a gosod y modiwlau yn ofalus. Rhaid cynllunio integreiddio TEGs i system plât gwresogi presennol yn ofalus fel nad yw prif swyddogaeth y plât yn cael ei aflonyddu.

Ystyriaethau Technegol
Mae modiwlau TEG yn electroneg cyflwr solet heb unrhyw rannau symudol, sy'n eu gwneud yn hynod ddibynadwy dros gyfnodau hir o weithredu. Nid ydynt yn cynhyrchu llawer o wres eu hunain, felly gallant weithio'n effeithlon mewn amrywiaeth eang o amodau. Oherwydd allbwn pŵer cyfyngedig TEGs, maent yn fwyaf addas ar gyfer sefyllfaoedd lle mae angen ychydig o ynni yn hytrach nag ar gyfer pweru offer neu beiriannau mwy.

Yn Grynodeb
Mae defnyddio generaduron thermodrydanol ar blatiau gwresogi ar gyfer adfer gwres gwastraff yn dechneg newydd gydag addewid ar gyfer synhwyro hunan-bwer yn hytrach nag adfer ynni ar raddfa fawr. Gallai'r pŵer a gynhyrchir gael ei ddefnyddio i bweru synwyryddion diwifr ac offer monitro, gan leihau'r angen am ffynonellau pŵer allanol ac ailosod batris.

Efallai na fydd TEGs ar blatiau gwresogi yn darparu arbedion mawr o ran adennill ynni swmp yn gyffredinol ond maent yn gam i weledigaeth ffatri glyfar lle gall dyfeisiau redeg yn annibynnol wedi'u pweru gan y gwres y maent i fod i'w drin. Mae cynaeafu ynni yn bwnc sy'n dod i'r amlwg sy'n ategu rhaglenni effeithlonrwydd ynni ac mae'n gyfeiriad addawol ar gyfer cymwysiadau IoT diwydiannol.