Protótipo de um microgerador termoelétrico para captação de energias residuais baseado no Efeito Seebeck com sistema de transferência de calor intercambiável

Abstract

Esta Tese apresenta o desenvolvimento de um protótipo de um microgerador termoelétrico para captação de energias residuais baseado no Efeito Seebeck com sistema de transferência de calor intercambiável. Neste sentido, desenvolveu-se dois sistemas de transferência térmica, sendo um para captação do calor residual de processos industriais constituído por um módulo denominado captor de calor intercambiável e por outro módulo para resfriar o sistema. Destaca-se que o sistema térmico desenvolvido permite a sua adaptação ao processo industrial por meio da troca do captor de calor, otimizando a transferência térmica para o microgerador termoelétrico. Com base nos dados medidos fez se um tratamento dos dados obtendo-se uma tensão de circuito aberto de Vopen=0,4306xΔT [mV] e uma resistência interna de R0=9,41Ω, com uma tolerância de ΔRint=0,77Ω tal que Rint=R0±ΔRint=9,41±0,77Ω. As medições feitas com a condição de máxima potência de saída foi obtida em um gradiente de temperatura de ΔT=80°C resultando numa potência máxima Pout≈29W. Como resultado obteve-se o protótipo de um microgerador termoelétrico baseado no Efeito Seebeck para captação de energias residuais, customizado e adaptado às características do processo industrial e à respectiva carga (potência e tensão), permitindo a troca e alteração da configuração do sistema de transferência de calor bem como, a reconfiguração do arranjo dos módulos termoelétricos.

This thesis presents the development of a prototype of a thermoelectric microgenerator to energy harvesting based on the Seebeck Effect with interchangeable heat transfer system. In this sense, it developed two heat transfer systems, one for capture of waste heat from industrial processes consisting of a sensor module called interchangeably heat and cool the module to another system. It is noteworthy that the thermal system developed allows its adaptation to industrial process by exchanging the sensor heat, optimizing heat transfer to the thermocouple microgenerator. Based on measured data has a data processing yielding a open circuit voltage of Vopen=0,4306xΔT and an internal resistance of R0=9,41Ω, with a tolerance of ΔRint=0,77Ω such that Rint=R0±ΔRint=9,41±0,77Ω. The measurements made on the condition of maximum output was obtained at a temperature gradient of ΔT=80°C resulting in a maximum power Pout≈29W. As a result we obtained a prototype thermoelectric microgenerator based on Seebeck effect to energy harvesting, energy customized and adapted to the characteristics of industrial process and its load (power and voltage), allowing the exchange and change the configuration of the transfer system heat as well as reconfiguring the arrangement of thermoelectric modules.