Especificaciones importantes de TEG y gráficos de rendimiento
El diseño de módulos TEG en un sistema requiere atención a algunas especificaciones clave del dispositivo que afectan el rendimiento.
Si bien la diferencia de temperatura entre los lados caliente y frío, a menudo denominada delta T, es fundamental para la forma en que los TEG generan energía, generalmente no es una especificación enumerada en las hojas de datos.
En cambio, los fabricantes a menudo especifican Tmax, que indica la temperatura máxima permitida para una operación segura, pero no necesariamente las condiciones óptimas de operación.
Otras especificaciones útiles para evaluar el rendimiento de un generador termoeléctrico incluyen voltaje de circuito abierto, voltaje de salida de carga combinada, corriente de carga combinada, potencia de carga combinada y resistencia de carga combinada.
Estos valores dan una idea más clara de qué esperar al integrar TEG en un sistema con cargas eléctricas y térmicas adecuadas.
Entramos en más detalles sobre estos parámetros a continuación mientras describimos cómo se grafican comúnmente en las hojas de datos.
Gráficos de rendimiento
Los gráficos de rendimiento del módulo TEG representan las métricas de un TEG trazadas contra variables que comparan la temperatura del lado caliente, la temperatura del lado frío y varios parámetros eléctricos.
Estos gráficos permiten a un diseñador identificar los puntos operativos óptimos o las áreas que requieren mejoras en el diseño.
Los gráficos de rendimiento de TEG se utilizan normalmente para la optimización del diseño al hacer coincidir un dispositivo TEG con una aplicación, comparar diferentes dispositivos TEG o solucionar problemas del diseño final del sistema TEG que se está construyendo.
Algunos de los gráficos de rendimiento más importantes son los siguientes, recordando que «Th» representa la temperatura del lado caliente:
- Voltaje de circuito abierto frente a Th: Este gráfico representa el voltaje descargado que vería del módulo TEG a un delta de temperatura específico. Esencialmente, el voltaje máximo producido por un TEG. Cuando hay una carga en el módulo TEG, el voltaje cae.
- Resistencia de carga emparejada frente a Th: Este gráfico muestra cuál es la resistencia interna del módulo TEG a un delta de temperatura específico.
- Voltaje de carga emparejado frente a Th: Este gráfico muestra el voltaje de salida cargado de un TEG a un delta de temperatura específico.
- Corriente de carga emparejada frente a Th: Similar al voltaje de carga combinado, esto muestra la corriente cargada suministrada por el TEG a un delta de temperatura específico.
- Potencia de salida de carga emparejada frente a Th: Similar al voltaje de carga y la corriente de carga, pero muestra la potencia de salida. Usando la Ley de Ohm, siempre puede calcular lo que se muestra en este gráfico (y viceversa). Esencialmente, de estos tres gráficos, una vez que conoces dos, siempre puedes calcular el tercero.
Figura 3: Gráficos de rendimiento típicos que se muestran en las hojas de datos de TEG de same sky
El punto en un gráfico de rendimiento donde el TEG produce la mayor potencia de salida, o potencia máxima, generalmente corresponde a la resistencia de carga óptima. La curva de eficiencia en un gráfico muestra cómo la eficiencia de conversión puede cambiar con la diferencia de temperatura y la resistencia a la carga. En cualquier gráfico de rendimiento en particular, el eje X muestra la temperatura del lado caliente del TEG con varias curvas de rendimiento trazadas para indicar la temperatura del lado frío del TEG. El eje Y muestra la métrica concreta que se está analizando.
