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Título: Investigação experimental do uso de gerador termoelétrico para conversão de energia térmica em energia elétrica por meio do efeito seebeck
Título(s) alternativo(s): Experimental investigation of the use of thermoelectric generator for conversion of thermal energy into electric energy through the seebeck effect
Autor(es): Machado, Pedro Leineker Ochoski
Orientador(es): Alves, Thiago Antonini
Palavras-chave: Termoeletricidade
Energia elétrica - Produção
Calor - Transmissão
Energia - Fontes alternativas
Arduino (Controlador programável)
Thermoelectricity
Electric power production
Heat - Transmission
Renewable energy sources
Arduino (Programmable controller)
Data do documento: 2-Jul-2019
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Ponta Grossa
Referência: MACHADO, Pedro Leineker Ochoski. Investigação experimental do uso de gerador termoelétrico para conversão de energia térmica em energia elétrica por meio do efeito seebeck. 2019. 81 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia Mecânica) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Ponta Grossa, 2019.
Resumo: Neste presente trabalho foi executada uma investigação experimental da conversão direta de energia térmica em energia elétrica, de modo a apresentar uma possível alternativa para aumentar a eficiência de processos industriais com a ocorrência de calor residual. O reaproveitamento de energia térmica vem ganhando cada vez mais importância, pois traz muitos ganhos como a diminuição de impactos negativos ao meio ambiente, a redução de custos, entre outros. Neste estudo a conversão de energia térmica em elétrica ocorrerá por meio de um módulo Peltier e seu efeito Seebeck. O efeito Seebeck consiste na movimentação de elétrons devido à junção de dois metais diferentes quando expostos a um gradiente de temperatura. Esta relação entre temperatura e propriedades elétricas do material é conhecida como termoeletricidade. Os módulos de Peltier são comumente chamados de termogeradores (TEC) e podem ser utilizados para produção tanto de resfriamento quanto de aquecimento. Já no efeito Seebeck (TEG), quando o termogerador é exposto a uma superfície fria e a uma superfície quente ocorre a geração de energia elétrica. Neste estudo o gerador termoelétrico foi submetido a gradientes de temperatura simulados por resistores de alta carga e um trocador de calor arrefecido a água, tendo como objetivo obter a curva característica do gerador por meio de um sistema de aquisição de dados em ArduinoTM que simula cargas resistivas às quais o gerador é submetido. Posteriormente, foi variada a força de aperto exercida sobre o sistema e verificado qual sua influência na quantidade de potência fornecida pelo gerador. Como resultado, foi constatado que a quantidade de potência fornecida pelo gerador é diretamente proporcional ao aumento do gradiente de temperatura e ao aumento da força de aperto exercida sobre o sistema.
Abstract: In this present work was performed an experimental investigation of the direct conversion of thermal energy into electrical energy, in order to present a possible alternative to increase the efficiency of industrial processes with the occurrence of residual heat. The reuse of thermal energy is gaining more and more importance, since it brings many gains such as the reduction of negative impacts to the environment, the reduction of costs, among others. In this study the conversion of thermal energy to electric will occur through a Peltier module and its Seebeck effect. The Seebeck effect consists of the movement of electrons due to the junction of two different metals when exposed to a temperature gradient. This relation between temperature and electrical properties of the material is known as thermoelectricity. Peltier modules are commonly called thermogenerators (TEC) and can be used for both cooling and heating production. In the Seebeck (TEG) effect, when the thermogenerator is exposed to a cold surface and to a hot surface, the generation of electric energy occurs. In this study the thermoelectric generator was subjected to temperature gradients simulated by high load resistors and a water cooled heat exchanger, aiming to obtain the characteristic curve of the generator by means of na ArduinoTM data acquisition system that simulates resistive loads to which the generator is subjected. Subsequently, the clamping force exerted on the system was varied and its influence on the amount of power supplied by the generator was verified. As a result, it was found that the amount of power supplied by the generator is directly proportional to the increase in temperature gradient and the increase in the clamping force exerted on the system.
URI: http://repositorio.roca.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/12699
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