BR102016024177A2

BR102016024177A2 - conjunto de motores de turbina a gás, sistema de geração termoelétrico, e, método para geração de energia elétrica

Info

Publication number: BR102016024177A2
Application number: BR102016024177A
Authority: BR
Inventors: L Peck James Jr; M Quiambao Jimmy
Original assignee: Boeing Co
Priority date: 2015-11-25
Filing date: 2016-10-17
Publication date: 2017-05-30
Also published as: JP2017129119A; US20170145892A1; US10208641B2; US20190162100A1; US10533481B2; CN106988885A; JP6902854B2; CN106988885B; CA2941821C; CA2941821A1; EP3173608A1; EP3173608B1; BR102016024177B1

Abstract

um conjunto de motores de turbina a gás pode incluir uma câmara de combustão para ignição de uma mistura de combustível e ar que gera um fluxo contínuo de núcleo. o motor de turbina a gás pode também incluir uma carenagem de seção quente para direcionar o fluxo contínuo de núcleo através do conjunto de motores. a carenagem de seção quente pode incluir uma superfície interior e uma superfície exterior oposta à superfície interior. o conjunto de motores de turbina a gás pode adicionalmente incluir uma pluralidade de conjuntos geradores termoelétricos (teg) que são termicamente afixados à superfície exterior da carenagem de seção quente. cada conjunto teg pode incluir uma multiplicidade de dispositivos geradores termoelétricos (teg) que geram uma corrente elétrica com base em um diferencial de temperatura através de cada um da multiplicidade de dispositivos teg. os dispositivos teg podem incluir diferentes materiais que são usadas em diferentes zonas de calor ao longo da carenagem de seção quente entre a câmara de combustão e uma extremidade de escape do motor.

Description

“CONJUNTO DE MOTORES DE TURBINA A GÁS, SISTEMA DE GERAÇÃO TERMOELÉTRICO, E, MÉTODO PARA GERAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA” CAMPO

[001] A presente invenção se refere à geração de energia elétrica, e mais particularmente a um conjunto termoelétrico afixado sobre uma superfície externa de uma seção quente de um motor de turbina a gás para gerar energia elétrica.

FUNDAMENTOS

[002] Aviões tipicamente requerem corrente contínua de 28 volts (VDC) para energizar eletricamente sistemas de avião que requerem energia elétrica. Motores a jato de avião ou motores de turbina a gás de avião são requeridos fornecer esta energia elétrica para cargas elétricas do avião, tais como sistemas aviônicos, sistemas eletromecânicos e outros sistemas de bordo que requerem energia elétrica. A energia elétrica a bordo de um avião é tipicamente alimentada por um gerador acionado a engrenagem que é operativamente acoplado a um motor a jato ou motor de turbina a gás por uma árvore motriz e. As engrenagens e o gerador removem energia de empuxo do motor para produzir a energia elétrica. Adicionalmente, sistemas hidráulicos e ar de sangria do avião também removem energia a partir do motor que poderíam produzir empuxo. Consequentemente, sendo capaz de eliminar o gerador, a árvore motriz e as engrenagens poderíam melhorar a eficiência do motor, eliminar componentes que são sujeitos a quebra e requerem manutenção e reduzem o peso do avião.

SUMÁRIO

[003] De acordo com uma modalidade, um conjunto de motores de turbina a gás pode incluir uma câmara de combustão para ignição de uma mistura de combustível e ar que gera um fluxo contínuo de núcleo. O motor de turbina a gás pode também incluir uma carenagem de seção quente para direcionar o fluxo contínuo de núcleo através do conjunto de motores de turbina a gás. A carenagem de seção quente pode incluir uma superfície interior que contém o fluxo contínuo de núcleo e uma superfície exterior oposta à superfície interior. O conjunto de motores de turbina a gás pode ainda incluir uma pluralidade de conjuntos geradores termoelétricos termicamente afixados à superfície exterior da carenagem de seção quente. Cada conjunto gerador termoelétrico pode incluir uma multiplicidade de dispositivos geradores termoelétricos que geram uma corrente elétrica com base em um diferencial de temperatura através de cada um da multiplicidade de dispositivos geradores termoelétricos. Os dispositivos geradores termoelétricos podem incluir diferentes materiais que são usados em diferentes zonas de calor ao longo da carenagem de seção quente entre a câmara de combustão e uma extremidade de escape da carenagem de seção quente ou extremidade de escape do motor de turbina a gás.

[004] De acordo com uma outra modalidade, um sistema de geração termoelétrico pode incluir um conjunto de motores de turbina a gás. O conjunto de motores de turbina a gás pode incluir uma câmara de combustão para ignição de uma mistura de combustível e ar que gera um fluxo contínuo de núcleo. O conjunto de motores de turbina a gás pode também incluir uma carenagem de seção quente para direcionar o fluxo contínuo de núcleo através do conjunto de motores de turbina a gás. A carenagem de seção quente pode incluir uma superfície interior que contém o fluxo contínuo de núcleo e uma superfície exterior oposta à superfície interior. O sistema de geração termoelétrico pode também incluir uma pluralidade de conjuntos geradores termoelétricos termicamente afixados à superfície exterior da carenagem de seção quente. Cada conjunto gerador termoelétrico pode incluir uma multiplicidade de dispositivos geradores termoelétricos que geram uma corrente elétrica com base em um diferencial de temperatura através de cada um da pluralidade de dispositivos geradores termoelétricos. Os dispositivos geradores termoelétricos podem incluir diferentes materiais que são usados em diferentes zonas de calor ao longo da carenagem de seção quente entre a câmara de combustão e uma extremidade de escape da carenagem de seção quente.

[005] De acordo com uma outra modalidade, um método para gerar energia elétrica pode incluir distribuir uma pluralidade de conjuntos geradores termoelétricos ao longo de uma superfície exterior de uma carenagem de seção quente de um motor de turbina a gás. Cada um dos conjuntos geradores termoelétricos pode incluir uma multiplicidade de dispositivos geradores termoelétricos. Os dispositivos geradores termoelétricos podem incluir diferentes materiais usados em diferentes zonas de calor ao longo da carenagem de seção quente. O método pode também incluir capturar calor residual a partir da carenagem de seção quente do motor de turbina a gás pela pluralidade de conjuntos geradores termoelétricos e converter o calor residual capturado pela pluralidade de conjuntos termoelétricos em energia elétrica.

[006] De acordo com uma outra modalidade ou qualquer uma das modalidades anteriores, a pluralidade de conjuntos geradores termoelétricos pode ser distribuída ao longo da superfície exterior da carenagem de seção quente em locais predeterminados entre a câmara de combustão e a extremidade de escape da carenagem de seção quente para maximizar a energia elétrica geração.

[007] De acordo com uma outra modalidade ou qualquer uma das modalidades anteriores, a pluralidade de conjuntos geradores termoelétricos pode incluir diferentes tipos de dispositivos geradores termoelétricos. Cada tipo diferente de dispositivo gerador termoelétrico pode incluir um grupo particular de materiais configurados para proporcionar uma eficiência máxima de conversão de energia térmica em energia elétrica com base em uma temperatura da superfície exterior da carenagem de seção quente, durante a operação do motor de turbina a gás, onde cada um da pluralidade de conjuntos geradores termoelétricos é localizado entre a câmara de combustão e a extremidade de escape da carenagem de seção quente.

[008] De acordo com uma outra modalidade ou qualquer uma das modalidades anteriores, os conjuntos geradores termoelétricos podem incluir diferentes tipos de dispositivos geradores termoelétricos e são distribuídos ao longo da superfície exterior da carenagem de seção quente entre a câmara de combustão e a extremidade de escape da carenagem de seção quente. Os dispositivos geradores termoelétricos podem ser distribuídos com base em uma eficiência de cada um dos diferentes tipos de dispositivos geradores termoelétricos em converter energia térmica em energia elétrica de acordo com uma temperatura da superfície exterior da carenagem de seção quente no local predeterminado de cada conjunto gerador termoelétrico.

[009] De acordo com uma outra modalidade ou qualquer uma das modalidades anteriores, o conjunto de motores de turbina a gás pode também incluir uma ventoinha em uma entrada para o conjunto de motores de turbina a gás que gera um fluxo de corrente da ventoinha através do conjunto de motores de turbina a gás. O conjunto de motores de turbina a gás pode adicionalmente incluir um bocal de ventoinha circundando pelo menos uma porção da carenagem de seção quente. O bocal de ventoinha direciona o fluxo de corrente da ventoinha. A carenagem de seção quente pode ser contínua a partir da câmara de combustão para a extremidade de escape da carenagem de seção quente. O fluxo de corrente da ventoinha passes diretamente a partir da ventoinha para os conjuntos geradores termoelétricos sem ser redirecionado.

[0010] De acordo com uma outra modalidade ou qualquer uma das modalidades anteriores, o conjunto de motores de turbina a gás pode também incluir um barramento de potência, um sistema de gestão de potência e um sistema de distribuição de potência. O barramento de potência fornece a energia elétrica gerada pelos conjuntos geradores termoelétricos para o sistema de gestão de potência e/ou o sistema de distribuição de potência. O sistema de gestão de potência pode ser configurado para entregar potência regulada para sistemas e componentes eletricamente energizados de um veículo.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0011] A descrição detalhada que se segue de modalidades refere-se aos desenhos anexos, que ilustram modalidades específicas da invenção. Outras modalidades tendo diferentes estruturas e operações não saem do escopo da presente invenção.

[0012] A FIG. 1 é uma vista em corte transversal de um exemplo de um motor de turbina a gás incluindo um sistema de conjunto gerador termoelétrico instalado sobre uma seção quente do motor de acordo com uma modalidade da presente invenção.

[0013] A FIG. 2 é uma vista em corte transversal de um exemplo de um motor de turbina a gás incluindo um conjunto gerador termoelétrico instalado sobre uma seção quente do motor de acordo com uma outra modalidade da presente invenção.

[0014] A FIG. 3 é um diagrama em bloco esquemático detalhado de um conjunto gerador termoelétrico instalado sobre uma superfície exterior de uma seção quente de um motor de turbina a gás de acordo com uma modalidade da presente invenção.

[0015] A FIG. 4 é um gráfico ilustrando uma eficiência de diferentes materiais de gerador termoelétrico de tipo n a diferentes temperaturas de acordo com uma modalidade da presente invenção.

[0016] A FIG. 5 é um gráfico ilustrando uma eficiência de diferentes materiais de gerador termoelétrico de tipo p a diferentes temperaturas de acordo com uma modalidade da presente invenção.

[0017] A FIG. 6 é uma vista de topo detalhada de um conjunto gerador termoelétrico da FIG. 1.

[0018] A FIG. 7 é um diagrama esquemático de um exemplo de um avião incluindo uma pluralidade de motores de turbina a gás e um sistema de conjunto gerador termoelétrico associado com pelo menos um motor para gerar energia elétrica de acordo com uma modalidade da presente invenção.

[0019] A FIG. 8 é um fluxograma de um exemplo de um método para gerar energia elétrica de acordo com uma modalidade da presente invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[0020] A descrição detalhada que se segue de modalidades refere-se desenhos anexos que ilustram modalidades específicas da invenção. Outras modalidades tendo diferentes estruturas e operações não saem do escopo da presente invenção. Números de referência idênticos podem se referir ao mesmo elemento ou componente nos diferentes desenhos.

[0021 ] Uma certa terminologia é usada aqui por conveniência apenas e não deve ser tomada como uma limitação sobre as modalidades descritas. Por exemplo, palavras tais como “proximal”, “distai”, “topo”, “base”, “superior", “inferior” “esquerda”, “direita”, “horizontal”, “vertical” “ascendente” e “descendente” etc., meramente descrevem a configuração mostrada nas figuras ou posições relativas usadas com referência à orientação das figuras sendo descritas. Como os componentes de modalidades podem ser posicionados em uma série de diferentes orientações, a terminologia direcional é usada para fins de ilustração e não é de nenhuma forma limitativa. Deve ficar entendido que outras modalidades podem ser utilizadas e mudanças estruturais ou lógicas podem ser feitas sem sair do escopo da presente invenção. A descrição detalhada que se segue, portanto, não deve ser tomada em um sentido limitativo e o escopo da presente invenção é definido pelas reivindicações apensas.

[0022] A FIG. 1 é uma vista em corte transversal de um exemplo de um conjunto de motores de turbina a gás 100 incluindo um sistema de conjunto gerador termoelétrico 102 instalado sobre uma seção quente 104 do conjunto de motores de turbina a gás 100 de acordo com uma modalidade da presente invenção. O conjunto de motores de turbina a gás 100 pode ser considerado ter pelo menos duas seções, uma seção fria 106 e uma seção quente 104. A seção fria 104 pode incluir aquela porção do conjunto de motores de turbina a gás 100 diante de uma câmara de combustão 108. A seção quente 104 pode incluir a câmara de combustão 108 e aquela porção do conjunto de motores de turbina a gás 100 atrás da câmara de combustão 108. Um motor de turbina a gás ou conjunto de motores de turbina a gás 100 pode incluir diferentes configurações. A configuração do conjunto de motores de turbina a gás exemplificativo 100 é um exemplo de um motor de turboventoinha de baixo desvio e duas bobinas. Exemplos de outras configurações de um motor de turbina a gás podem incluir um motor de turbo ventoinha de alto desvio e um motor de turbojato tal como aquele mostrado na FIG. 2. O sistema de conjunto gerador termoelétrico 102 descrito aqui pode ser aplicável a qualquer configuração ou tipo de conjunto de motores de turbina a gás e qualquer aplicação. Exemplos de aplicações de motores de turbina a gás podem incluir, mas não são necessariamente limitados a propulsão de aeronaves e outros veículos, tais como embarcações ou navios e veículos terrestres e geração de potência. Os componentes e operação do conjunto de motores de turbina a gás exemplificativo 100 vai ser descrito brevemente aqui para compreensão da invenção; porém, a invenção não se destina a ser limitada pela configuração exemplificativa descrita e outras configurações podem ser igualmente aplicáveis.

[0023] O conjunto de motores de turbina a gás 100 pode incluir uma ventoinha 110 próximo de uma entrada 112 ou admissão formada por uma nacela 114 do conjunto de motores de turbina a gás 100. A nacela 114 pode circundar completamente um núcleo 115 ou ambas seções fria e quente 106 e 104 do conjunto de motores de turbina a gás 100 como mostrado no conjunto de motores de turbina a gás exemplificativo 100 na FIG. 1. Em outras modalidades, a nacela 114 pode apenas circundar uma porção do núcleo 115 do conjunto de motores de turbina a gás 100 ou se estender parcialmente sobre a seção quente 104 do conjunto de motores de turbina a gás 100.

[0024] Uma corrente de ar ambiente ilustrada pelas setas 116 pode entrar no conjunto de motores de turbina a gás 100 através da entrada 112 e é rapidamente acelerada pela ventoinha 110. Uma porção da corrente de ar ambiente 116 acelerada pela ventoinha 110 forma um fluxo de corrente da ventoinha ilustrado por setas 118o qual é forçado através de um canal ou duto de ar de desvio 120 para um bocal de ventoinha 122 em uma extremidade traseira ou extremidade de escape 123 do motor de turbina a gás 100. O canal de ar de desvio 120 pode ser formado entre a nacela 114 ou uma carenagem externa do conjunto de motores de turbina a gás 100 e uma parede interna ou carenagem interna 124 do conjunto de motores de turbina a gás 100.

[0025] Uma outra porção da corrente de ar ambiente 116 acelerada pela ventoinha 110 escoa através do núcleo 115 do conjunto de motores de turbina a gás 100 que inclui um compressor de baixa pressão 126 e um compressor de alta pressão 128 na seção fria 106. O compressor de baixa pressão 126 e o compressor de alta pressão 128 aceleram ainda mais a corrente de ar ambiente 116 e geram uma corrente de ar a alta pressão que entra na câmara de combustão 108. Cada um dentre o compressor de baixa pressão 126 e o compressor de alta pressão 128 pode incluir uma série de rotores ou discos circulares. Cada disco ou rotor pode incluir uma multiplicidade de pás de compressor montadas em tomo da circunferência de cada disco ou rotor. Os sucessivos discos ou rotores rotativos na série aceleram progressivamente a corrente de ar passando através do compressor de baixa pressão 126 e compressor de alta pressão 128 para a câmara de combustão 108.

[0026] Uma mistura de combustível e ar sob alta pressão sofre ignição na câmara de combustão 108 e gera um fluxo contínuo de núcleo ilustrado por setas 130. O fluxo contínuo de núcleo altamente acelerado altamente acelerado 130 escoa através de uma turbina a alta pressão 132 seguida por uma turbina a baixa pressão 134 forçando a turbina a alta pressão 132 e a turbina a baixa pressão 134 a girar. Cada uma dentre a turbina a alta pressão 132 e a turbina a baixa pressão 134 pode incluir uma série de rotores ou discos circulares e cada disco ou rotor pode incluir uma multiplicidade de pás de turbina montadas em tomo da circunferência de cada disco ou rotor o que força as turbinas 132 e 134 a girar quando impactadas pelo fluxo contínuo a alta velocidade do núcleo 130.

[0027] A turbina a alta pressão 132 é operativamente acoplada ao compressor de alta pressão 128 por uma árvore de alta pressão 136. Consequentemente, a turbina a alta pressão 132 aciona o compressor de alta pressão 128 pela árvore de alta pressão 136. A turbina a baixa pressão 134 é operativamente acoplada ao compressor de baixa pressão 126 por uma árvore de baixa pressão 138. Assim, a turbina a baixa pressão 134 aciona o compressor de baixa pressão 126 pela árvore de baixa pressão 138.

[0028] A parede 124 ou carenagem interna na seção quente 104 pode ser referida como a carenagem de seção quente 140. A carenagem de seção quente 140 pode se estender entre pelo menos próximo de uma extremidade traseira ou de escape da câmara de combustão 108 ou turbina a alta pressão 132 até uma extremidade de escape 142 da carenagem de seção quente 140 que em algumas configurações pode também ser a extremidade de escape do conjunto de motores de turbina a gás 100. A extremidade de escape 142 da carenagem de seção quente 140 pode também ser referida como um bocal do núcleo. A carenagem de seção quente 140 direciona o fluxo contínuo de núcleo 130 através do conjunto de motores de turbina a gás 130. A carenagem de seção quente 140 pode incluir uma parede 144. A parede 144 da carenagem de seção quente 140 pode ser contínua a partir da câmara de combustão 108 até a extremidade de escape 142 da carenagem de seção quente 140 ou bocal do núcleo. A parede 144 da carenagem de seção quente 140 pode incluir uma superfície interior 146 que contém o fluxo contínuo de núcleo 130 e uma superfície exterior 148 oposta à superfície interior 146 ou superfície exterior da parede 144.

[0029] O sistema de conjunto gerador termoelétrico 102 pode incluir uma pluralidade de conjuntos geradores termoelétricos 150. A pluralidade de conjuntos geradores termoelétricos 150 pode ser termicamente afixada à superfície exterior 148 da carenagem de seção quente 140 ou superfície exterior da parede 144. Os conjuntos geradores termoelétricos 150 podem ser termicamente afixados à superfície exterior 148 da carenagem de seção quente 140 em locais predeterminados de modo substancialmente completo em torno da carenagem de seção quente 140 ou parcialmente em tomo da carenagem de seção quente 140 dependendo do montante de energia elétrica que é desejado ser gerada e da quantidade de conjuntos geradores termoelétricos 150 que pode ser requerida para gerar o montante desejado de energia elétrica. Quaisquer interstícios ou intervalos entre os conjuntos geradores termoelétricos 150 podem ser preenchidos com um material resistente ao calor 151 para proporcionar uma superfície lisa entre e sobre os conjuntos geradores termoelétricos 150 para o fluxo de corrente da ventoinha 118 escoar sem quaisquer irregularidades de superfície que possam romper o fluxo de corrente da ventoinha 118 e causar qualquer possível perda de eficiência do motor de turbina a gás 100. Em uma outra modalidade, os conjuntos geradores termoelétricos 150 podem ser recobertos por um material de superfície 153, como ilustrado pelas linhas interrompidas na FIG. 1, que é resistente ao calor e proporciona uma superfície contínua lisa para o fluxo de corrente da ventoinha 118 passar sobre os conjuntos geradores termoelétricos 150 sem ruptura e perda de eficiência do motor. O material de superfície 153 proporciona suficiente transferência de calor ou fluxo de calor para geração eficiente de energia elétrica pelos conjuntos geradores termoelétricos 150.

[0030] Com referência também à FIG. 3, a FIG. 3 é um diagrama em bloco esquemático detalhado de um exemplo de um conjunto gerador termoelétrico 150 instalado sobre uma superfície exterior 148 de uma seção quente 104 de um motor de turbina a gás 100 de acordo com uma modalidade da presente invenção. A nacela 114 como melhor mostrado na FIG. 1 circunda pelo menos uma porção da carenagem de seção quente 140 e direciona o fluxo de corrente da ventoinha para passar sobre os conjuntos geradores termoelétricos 150. A carenagem de seção quente 140 pode ser contínua a partir da câmara de combustão 108 até a extremidade de escape 112 ou bocal do núcleo sem quaisquer espaços de pressão ou outros arranjos desviadores da corrente de ar. Consequentemente, o fluxo de corrente da ventoinha 118 pode passar diretamente da ventoinha 110 para os conjuntos geradores termoelétricos 150 sem ser redirecionado ou desviado para quaisquer espaços de pressão ou dutos.

[0031] O conjunto gerador termoelétrico 150 pode ser aglutinado à superfície exterior 148 por um agente de aglutinação termicamente condutivo adequado 152 ou adesivo capaz de suportar as altas temperaturas sobre a superfície exterior 148 da carenagem de seção quente 140. Em alguns locais ao longo da carenagem de seção quente 140 onde a temperatura da superfície exterior 148 pode exceder limites do conjunto gerador termoelétrico 150 e causar dano ao conjunto gerador termoelétrico 150, uma camada 154 de material de tamponamento 154 além do agente de aglutinação 152, ou o material de tamponamento 154 em lugar do agente de aglutinação 152 ou material de tamponamento 154 adicionado ao agente de aglutinação 52 pode ser usada para proteger o conjunto gerador termoelétrico 150 contra dano devido à alta temperatura ou ao calor. Por exemplo, conjuntos geradores termoelétricos 150 localizados mais perto da câmara de combustão 108 (FIG. 1) onde a temperatura da superfície exterior 148 pode ser a mais alta, o material de tamponamento 154 pode ser requerido ou outro material ou arranjo para reduzir o calor transferido a partir da superfície exterior 148 para um lado quente 156 do conjunto gerador termoelétrico 150.

[0032] Cada conjunto gerador termoelétrico 150 pode incluir uma multiplicidade de geradores termoelétricos (TEG) ou dispositivos TEG 156 que geram uma corrente elétrica com base em um diferencial de temperatura através de cada um da multiplicidade de dispositivos TEG 156. Um TEG ou dispositivo TEG 156 pode gerar eletricidade quando um diferencial de temperatura é aplicado ou existe através do dispositivo. O dispositivo TEG 156 pode tipicamente ser de formato quadrado ou retangular com uma tampa de extremidade superior e inferior tendo a mesma dimensão. Tipicamente potência gerada pelos TEGs é transmitida via um jogo de terminais ou fios de potência 164 ou um barramento de potência similar àquele descrito aqui com referência à FIG. 6. Os dispositivos TEG 156 são tipicamente finos (e.g., da ordem de um par de milímetros de espessura), pequenos (e.g., um par de centímetros quadrados), planos e quebradiços. Consequentemente, os dispositivos TEG podem ser difíceis de manipular individualmente, especialmente para aplicações em motores de turbina a gás como descrito aqui e veículos, tais como automóveis, aeronaves e similares, onde os dispositivos TEG 156 podem estar sujeitos a condições ambientais severas, tais como vibração, variações de temperatura constantes e outras condições severas. Por causa de seu tamanho e o fato de que cada dispositivo TEG 156 gera apenas uma pequena quantidade de potência, muitos dispositivos TEG 156 são enfeixados conjuntamente a fim de gerar uma quantidade utilizável de potência. Além disso, dispositivos TEG 156 geralmente proporcionam maior eficiência de conversão de energia a alta temperatura. Isto pode causar dilatação térmica relativamente grande em materiais. Por causa de gradientes térmicos e diferentes coeficientes de dilatação térmica associados com diferentes materiais, tensões termicamente induzidas podem resultar. A eficiência dos dispositivos TEG 156 geralmente aumenta com maiores diferenciais de temperatura, i.e., delta temperatura entre dois lados opostos, tipicamente chamada a fonte de calor ou lado quente 158 e sumidouro térmico ou lado frio 160 do dispositivo TEG 156. Também, a eficiência de conversão de energia é maximizada para qualquer instalação que canaliza o fluxo de calor através dos dispositivos TEG 156 apenas sem qualquer vazamento de energia térmica através do material estrutural circundante ou intervalos. Assim, para simplificar a manipulação e obter alto desempenho em converter calor em eletricidade, múltiplos dispositivos TEG 156 podem ser encerrados em um módulo ou unidade 150 antes da instalação final.

[0033] Como mostrado na FIG. 3, o lado quente 158 de cada dispositivo TEG 156 no conjunto gerador termoelétrico 150 pode ser termicamente acoplado à superfície exterior 148 de carenagem de seção quente 140 por pelo menos o agente de aglutinação termicamente condutivo 152, e em áreas da carenagem de seção quente 140 que experimentam extremos de temperatura que podem danificar o conjunto gerador termoelétrico 150, a camada de material de tamponamento 154 pode ser disposta entre o lado quente 158 dos dispositivos TEG 156 e a superfície externa 148. O lado frio 160 de cada dispositivo TEG 156 é exposto ao fluxo de corrente da ventoinha 118 para criar o diferencial de temperatura através de cada dispositivo TEG 156 do conjunto gerador termoelétrico 150. O fluxo de calor, como representado pela seta 162, através do dispositivo gerador termoelétrico 156 devido à diferença de temperaturas ΔΤ entre o lado quente 158 e o lado frio 160 faz uma voltagem AV ser gerada através de terminais elétricos 164 de cada dispositivo gerador termoelétrico 156. A voltagem gerada por cada dispositivo TEG 156 pode ser proporcional ao diferencial de temperatura ou fluxo de calor 162 através do dispositivo TEG 156 do conjunto gerador termoelétrico 150 ou diferença de temperatura entre o lado quente 158 e lado frio 160 de cada dispositivo TEG 156.

[0034] A temperatura de uma seção quente 104 de um motor de turbina a gás 100 pode variar entre cerca de 1200 graus centígrados (C) e cerca de 600 graus C. São disponíveis dispositivos TEG que podem operar a temperaturas excedendo cerca de 1000 graus C. Como mostrado nas figuras e descrito aqui, a seção quente 104 do motor 100 é resfriada por temperatura ambiente ou o fluxo de corrente da ventoinha 118. Um diferencial de cerca de 100 grau C a cerca de 300 grau C através do dispositivo TEG 156 ou a transição entre o lado quente 158 e o lado frio 160 dá os melhores resultados ou desempenho em converter energia térmica em energia elétrica. Os dispositivos TEG 156 atuais podem converter cerca de 5% a cerca de 8% da energia térmica em energia elétrica.

[0035] Como anteriormente descrito, a temperatura da superfície exterior 148 pode variar ao longo da carenagem de seção quente 140. Os dispositivos geradores termoelétricos 156 podem incluir diferentes materiais que podem ser usados em diferentes zonas de calor 166a-166b (FIG. 1) ao longo da carenagem de seção quente 140 entre a câmara de combustão 108 e a extremidade de escape 142 da carenagem de seção quente 140 ou bocal do núcleo. Por exemplo, uma temperatura da superfície exterior 148 da carenagem de seção quente 140 pode ser a mais alta no escape da câmara de combustão 108 e a temperatura da superfície exterior 148 pode gradualmente diminuir ao longo da carenagem de seção quente 140 para a extremidade de escape 142 ou bocal do núcleo.

[0036] Com referência também à FIG. 4 e à FIG. 5, a FIG. 4 é um gráfico 400 ilustrando uma eficiência de diferentes materiais de gerador termoelétrico de tipo n a diferentes temperaturas de acordo com uma modalidade da presente invenção. A FIG. 5 é um gráfico 500 ilustrando uma eficiência de diferentes materiais de gerador termoelétrico de tipo p a diferentes temperaturas de acordo com uma modalidade da presente invenção. Os gráficos 400 e 500 mostram ZT para dispositivos TEG compostos de diferentes materiais sobre temperaturas a partir de 0 grau C a 1000 graus C. ZT é uma cifra adimensional de mérito que corresponde a uma capacidade de um dado material ou combinação de materiais para produzir eficientemente energia elétrica. ZT pode ser definida pela seguinte equação: ZT = — λ onde S é o coeficiente Seebeck, λ é a condutividade térmica do material ou materiais, σ é a condutividade elétrica e T é a temperatura. Quanto mais alta ZT para um dispositivo TEG particular composto de um certo material ou materiais a uma temperatura particular ou faixa de temperatura, o mais eficiente dispositivo TEG composto desses materiais é na geração de energia elétrica na temperatura particular ou faixa de temperatura. Consequentemente, conjuntos geradores termoelétricos 150 incluindo dispositivos TEG que têm uma ZT mais alta ou uma eficiência mais alta de geração de energia elétrica podem ser usados em certos locais ao longo da carenagem de seção quente 140 com em uma temperatura da superfície exterior 148 da carenagem de seção quente 140 durante a operação do motor de turbina a gás.

[0037] De acordo com uma modalidade, a pluralidade de conjuntos geradores termoelétricos 150 pode ser distribuída ao longo da superfície exterior 148 da carenagem de seção quente 140 em locais predeterminados entre a câmara de combustão 108 e a extremidade de escape 142 da carenagem de seção quente 140 ou bocal do núcleo para maximizar a geração de energia elétrica. A pluralidade de conjuntos geradores termoelétricos 150 pode incluir diferentes tipos de dispositivos geradores termoelétricos 156, cada tipo diferente de dispositivo gerador termoelétrico 156 pode ser formado a partir de um material particular ou grupo particular de materiais configurado para proporcionar uma eficiência máxima de conversão de energia térmica em energia elétrica com base em uma temperatura da superfície exterior 148 da carenagem de seção quente 140, durante operação do motor de turbina a gás 100, onde cada um da pluralidade de conjuntos geradores termoelétricos 150 é localizado entre a câmara de combustão 108 e a extremidade de escape 142 da carenagem de seção quente 140 ou bocal do núcleo. Portanto, os diferentes tipos de dispositivos geradores termoelétricos 156 podem ser configurados para gerar um nível predeterminado de energia elétrica com base em uma temperatura da superfície exterior 148 da carenagem de seção quente 140 no local predeterminado do conjunto gerador termoelétrico 150 durante operação do motor de turbina a gás 100.

[0038] Em uma outra modalidade, os diferentes tipos de dispositivos geradores termoelétricos 150 podem ser distribuídos ao longo da superfície exterior 148 da carenagem de seção quente 140 entre a câmara de combustão 108 e a extremidade de escape 142 da carenagem de seção quente 140 ou bocal do núcleo com base em uma eficiência de cada um dos diferentes tipos de dispositivos geradores termoelétricos 156 em converter energia térmica em energia elétrica de acordo com uma temperatura da superfície exterior 148 da carenagem de seção quente 140 no local predeterminado de cada conjunto gerador termoelétrico 150.

[0039] A FIG. 2 é uma vista em corte transversal de um exemplo de um motor de turbina a gás 200 incluindo um conjunto gerador termoelétrico 202 instalado sobre uma seção quente 204 do motor 200 de acordo com uma outra modalidade da presente invenção. O motor de turbina a gás exemplificativo 200 é configurado como um motor de turbojato. A seção quente 204 do motor de turbina a gás 200 pode incluir uma pluralidade de câmaras de combustão 206, uma turbina 208 atrás das câmaras de combustão 206 e uma extremidade de escape 210 do motor de turbina a gás 200 ou bocal de escape. O motor de turbina a gás exemplificativo 200 pode incluir uma seção fria 212 adiante da pluralidade de câmaras de combustão 206.

[0040] Uma corrente de ar ambiente representada pelas setas 214 pode entrar em uma admissão ou entrada de ar 216 do motor de turbina a gás 200. A corrente de ar ambiente 214 pode ser acelerada ou comprimida por um compressor 218 para gerar um fluxo de corrente de ar comprimido de alta velocidade representada pelas setas 220. O compressor 218 pode ser circundado por uma nacela 222 ou carenagem de seção fria para direcionar o fluxo de corrente de ar comprimido 220 através da seção fria 212. O compressor 218 pode incluir uma série de rotores com pás 224. Cada rotor com pás 224 pode incluir uma multiplicidade de pás circunferencialmente montadas em torno de um perímetro de um disco ou rotor circular. O 220 pode ser dirigido para dentro das câmaras de combustão 206 pela nacela 222. The fluxo de corrente de ar comprimido 220 é misturado com combustível e sofre igniçã9 nas câmaras de combustão 206 para gerar um fluxo contínuo de núcleo 226. O fluxo contínuo de núcleo 226 é dirigido a partir das câmaras de combustão 206 através da turbina 208. Uma carenagem de seção quente 228 encerra a turbina 208 e pode se estender a partir de pelo menos a câmaras de combustão 206 para a extremidade de escape 210 do motor de turbina a gás 200. A carenagem de seção quente 228 direciona o fluxo contínuo de núcleo 226 através da turbina 208 e 'para fora da extremidade de escape 210 do motor de turbina a gás 200 a uma alta taxa de velocidade para propulsão de um avião em que o motor de turbina a gás 200 pode ser montado. A turbina 208 pode incluir uma pluralidade de rotores com pás 230. Cada rotor com pás 230 pode incluir uma multiplicidade de pás de turbina circunferencialmente montadas em tomo de um perímetro de um disco ou rotor circular.

[0041] Uma pluralidade de conjuntos geradores termoelétricos 202 pode ser termicamente afixada a uma superfície externa 232 da carenagem de seção quente 228. Os conjuntos geradores termoelétricos 202 podem ser similares aos conjuntos geradores termoelétricos 150 na FIG. 1. Similarmente aos conjuntos geradores termoelétricos 150 mostrados na FIG. 3, um lado quente dos conjuntos geradores termoelétricos 202 pode ser termicamente afixado à superfície externa 232 da carenagem de seção quente 228 por um agente de aglutinação termicamente condutivo ou adesivo adequado capaz de suportar as altas temperaturas sobre a superfície externa 232 da carenagem de seção quente 228. O agente de aglutinação pode ser o mesmo que o agente de aglutinação 152 na FIG. 3. Em alguns locais ao longo da carenagem de seção quente 228 onde a temperatura da superfície externa 232 pode exceder limites do conjunto gerador termoelétrico 202 e causar dano ao conjunto gerador termoelétrico 202, uma camada de material de tamponamento além do agente de aglutinação, ou o material de tamponamento em lugar do agente de aglutinação, ou material de tamponamento adicionado ao agente de aglutinação 152 pode ser usada para proteger o conjunto gerador termoelétrico 202 contra dano devido à alta temperatura ou ao calor. O material de tamponamento pode ser similar ao material de tamponamento 154 na FIG. 3.

[0042] A temperatura da superfície externa 232 pode variar ao longo da carenagem de seção quente 228. Os dispositivos geradores termoelétricos 202 podem incluir diferentes materiais que podem ser usados em diferentes zonas de calor 234a-234c ao longo da carenagem de seção quente 140 entre as câmaras de combustão 206 e a extremidade de escape 210 do motor de turbina a gás 100. Por exemplo, uma temperatura da superfície exterior 232 da carenagem de seção quente 228 pode ser a mais alta no escape das câmaras de combustão 206 e a temperatura da superfície exterior 232 pode diminuir gradualmente ao longo da carenagem de seção quente 228 para a extremidade de escape 210. Como anteriormente descrito, conjuntos geradores termoelétricos 202 incluindo diferentes materiais podem ser usados em diferentes locais ou em diferentes zonas de calor 234a-234c para proporcionar a conversão a mais eficiente de energia térmica em energia elétrica ao longo da carenagem de seção quente 228.

[0043] A FIG. 6 é uma vista de topo detalhada de um conjunto gerador termoelétrico 150 da FIG. 1. Como anteriormente descrito, os conjuntos geradores termoelétricos 202 na FIG. 2 podem ser os mesmos que ou similares aos conjuntos geradores termoelétricos 150 na FIG. 1. Cada conjunto gerador termoelétrico 150 pode incluir uma pluralidade de dispositivos geradores termoelétricos 156 similares àqueles descritos com referência à FIG. 3. Os dispositivos geradores termoelétricos 156 podem ser montados em uma armação 600 e podem ser interconectados por uma fiação elétrica 602. A fiação elétrica 602 pode conectar cada um dos dispositivos geradores termoelétricos 156 do conjunto gerador termoelétrico 150 a um barramento de potência 604. A energia elétrica gerada por cada um dos dispositivos geradores termoelétricos 156 pode ser fornecida ao barramento de potência 604 pela fiação elétrica 602. Cada um dos conjuntos de potência termoelétricos 150 na FIG. 1 ou conjuntos de potência termoelétricos 202 na FIG. 2 pode ser conectado pelo barramento de potência 604 a um sistema de gestão de potência 608. Portanto, a energia elétrica gerada por cada um dos conjuntos de potência termoelétricos 150 ou 202 é fornecida ao sistema de gestão de potência 608 pelo barramento de potência 604. O sistema de gestão de potência 608 pode ser um sistema de gestão de potência de um veículo, tal como um avião ou outro veículo. O sistema de gestão de potência 608 pode ser configurado para converter e/ou regular a energia elétrica a partir de dos conjuntos de potência termoelétricos 150 ou 202 em energia elétrica que pode ser utilizada por componentes ou sistemas do veículo ou avião. Outros exemplos de conjuntos geradores termoelétricos e sistemas que podem ser usados para conjuntos de potência termoelétricos 150 ou 202 são descritos na patente US 9.112.109, intitulada “Thermoelectric Generator Assembly and System,” concedida em 18 de agosto de 2015 e cedida ao mesmo cessionário do que o presente pedido e é incorporada aqui por referência.

[0044] O sistema de gestão de potência 608 pode ser eletricamente conectado a um sistema de distribuição de potência 610. O sistema de distribuição de potência 610 pode ser configurado para fornecer energia elétrica regulada aos sistemas e componentes elétricos do veículo ou avião. De acordo com algumas modalidades, os conjuntos geradores termoelétricos 150 na FIG. 1 ou 202 na FIG. 2 podem ser configurados como a única fonte de energia elétrica para um veículo. Em outras modalidades, os conjuntos geradores termoelétricos 150 ou 202 podem ser configurados como uma fonte de energia elétrica primária para um veículo, e em modalidades adicionais, os conjuntos geradores termoelétricos 150 e 202 podem ser configurados como uma fonte de energia elétrica secundária para um veículo.

[0045] A FIG. 7 é um diagrama esquemático de um exemplo de um avião 700 incluindo uma pluralidade de conjuntos de motor de turbina a gás 702 e um sistema de conjunto gerador termoelétrico 704 associado com pelo menos um conjunto de motores de turbina a gás 702 para gerar energia elétrica de acordo com uma modalidade da presente invenção. O sistema de conjunto gerador termoelétrico 704 pode incluir uma pluralidade de conjuntos geradores termoelétricos similar aos conjuntos geradores termoelétricos 150 descritos aqui. O avião 700 pode também incluir uma fuselagem 706 e uma asa 708 estendendo-se a partir de cada lado da fuselagem 706. No avião exemplificativo 700 ilustrado na FIG. 7, os conjuntos de motor de turbina a gás 702 são montados sob as asas 708. Em outras modalidades, os conjuntos de motor de turbina a gás 702 podem ser associados com outros componentes do avião 700, tais como por exemplo, os conjuntos de motor de turbina a gás podem ser montados sobre a fuselagem perto de uma seção de cauda 710 do avião 700. A seção de cauda 710 do avião 700 pode incluir um estabilizador vertical 712 ou leme e um estabilizador horizontal 714 ou elevador.

[0046] A FIG. 8 é um fluxograma de um exemplo de um método 800 para gerar energia elétrica de acordo com uma modalidade da presente invenção. Em bloco 802, uma pluralidade de conjuntos geradores termoelétricos pode ser distribuída ao longo de uma superfície exterior de uma carenagem de seção quente de um motor de turbina a gás. Cada um dos conjuntos geradores termoelétricos pode incluir uma multiplicidade de dispositivos geradores termoelétricos. Um lado quente de cada conjunto gerador termoelétrico pode ser termicamente acoplado à superfície externa da carenagem de seção quente usando um agente de aglutinação termicamente condutivo, adesivo ou material similar para afixar termicamente os conjuntos geradores termoelétricos à carenagem de seção quente do motor para capturar calor residual a partir da seção quente do motor. Um lado frio dos conjuntos geradores termoelétricos pode ser exposto a ar ambiente ou um fluxo de ar de corrente de ventoinha partir de uma ventoinha do motor de turbina a gás. Diferentes tipos de conjuntos geradores termoelétricos que incluem diferentes tipos de dispositivos geradores termoelétricos podem ser usados em diferentes locais ou distribuídos entre diferentes zonas de calor ao longo da carenagem de seção quente com base em uma temperatura da superfície ao longo da carenagem de seção quente para proporcionar uma eficiência máxima de conversão de energia térmica em energia elétrica durante operação do motor de turbina a gás.

[0047] No bloco 804, cada um dos conjuntos geradores termoelétricos pode ser eletricamente conectado a um sistema de gestão de potência e/ou a um sistema de distribuição de potência por um barramento de potência. Um sistema de gestão de potência pode ser previsto para converter e regular energia elétrica gerada pelos conjuntos geradores termoelétricos em energia elétrica que é utilizável por sistemas e componentes de um veículo associados com o motor de turbina a gás. A energia elétrica pode ser distribuída para os sistemas e componentes do veículo pelo sistema de distribuição de potência.

[0048] No bloco 806, calor pode ser transferido a partir da superfície exterior de uma seção quente do motor de turbina a gás para um lado quente dos dispositivos geradores termoelétricos dos conjuntos geradores termoelétricos durante operação do motor de turbina a gás. O calor pode ser transferido a partir da superfície exterior da seção quente para o lado quente dos dispositivos geradores termoelétricos sem desviar fluxo de gás quente através do núcleo do motor.

[0049] No bloco 808, ar de resfriamento a partir de uma ventoinha do motor de turbina a gás ou uma corrente de ar ou fluxo de corrente de ventoinha pode escoar sobre lado frios expostos dos dispositivos geradores termoelétricos dos conjuntos geradores termoelétricos durante operação do motor de turbina a gás. O ar de resfriamento pode escoar diretamente a partir da ventoinha do motor de turbina a gás para o lado frio dos dispositivos termoelétricos sem desviar o fluxo de corrente da ventoinha.

[0050] No bloco 810, calor residual capturado a partir da seção quente do motor de turbina a gás pelos conjuntos geradores termoelétricos pode ser convertido em energia elétrica pelos conjuntos geradores termoelétricos. A energia elétrica pode ser gerada por um diferencial de temperatura entre o lado quente e um lado frio de dispositivos geradores termoelétricos de cada um dos conjuntos geradores termoelétricos como descrito aqui.

[0051] No bloco 812, energia elétrica gerada pelos conjuntos geradores termoelétricos pode ser transmitida a um sistema de gestão de potência e/ou sistema de distribuição de potência por um barramento de potência. No bloco 814, energia elétrica pode ser distribuída aos componentes e sistemas de um veículo pelo sistema de distribuição de potência.

[0052] O fluxograma e diagramas de bloco nas figuras ilustram a arquitetura, funcionalidade e operação de possíveis implementações de sistemas, métodos, e produtos de programa de computador de acordo com várias modalidades da presente invenção. A este respeito, cada bloco no fluxograma ou diagramas de bloco pode representar um módulo, segmento ou porção de instruções, que compreende uma ou mais instruções executáveis para implementar a(s) função(ões) lógica(s) especificada(s). Em algumas implementações alternativas, as funções assinaladas no bloco podem ocorrer fora da ordem assinalada nas figuras. Por exemplo, dois blocos mostrados em sucessão podem, de fato, ser executados de modo substancialmente concorrente ou os blocos podem às vezes ser executados na ordem reversa, dependendo da funcionalidade envolvida. Vai ser também notado que cada bloco dos diagramas de bloco e/ou ilustração em fluxograma e combinações de blocos nos diagramas de bloco e/ou ilustração em fluxograma, pode ser implementado por sistemas baseados em hardware para finalidades especiais que desempenham as funções especificadas ou atos ou realizam combinações de hardware para finalidade especial e instruções de computador.

[0053] A terminologia usada aqui é para a finalidade de descrever modalidades particulares apenas e não se destina a ser limitativa de modalidades da invenção. Como usadas aqui, as formas singulares "um", "uma" e "o/a" se destinam a incluir as formas plurais também, a menor que o contexto claramente indique em contrário. Vai ficar ainda entendido que os termos "compreende" e/ou "compreendendo," quando usados neste relatório descritivo, especificam a presença de aspectos declarados, inteiros, etapas, operações, elementos, e/ou componentes, mas não excluem a presença ou adição de um ou mais outros aspectos, inteiros, etapas, operações, elementos, componentes, e/ou grupos dos mesmos.

[0054] As correspondentes estruturas, materiais, atos e equivalentes de todos meios ou elementos de etapa mais função nas reivindicações abaixo se destinam a incluir qualquer estrutura, material ou ato para desempenhar a função em combinação com outros elementos reivindicados como especificamente reivindicado. A descrição da presente invenção foi apresentada para fins de ilustração e descrição, mas não pretende ser exaustiva ou limitada às modalidades da invenção na forma relatada. Muitas modificações e variações vão ser evidentes a aqueles de especialização normal na técnica sem sair do escopo e espirito de modalidades da invenção. A modalidade era escolhida e descrita a fim de melhor explicar os princípios de modalidades da invenção e a aplicação prática, e para possibilitar que outros de especialização normal na técnica compreendam modalidades da invenção para várias modalidades com várias modificações como são adequadas para o uso particular contemplado.

[0055] Embora modalidades específicas tenham sido ilustradas e descritas aqui, aqueles com especialização normal na técnica apreciam que qualquer arranjo que é calculado para atingir a mesma finalidade pode ser substituir as modalidades específicas mostradas e que modalidades da invenção têm outras aplicações em outros ambientes. Este pedido pretende cobrir quaisquer adaptações ou variações da presente invenção. As reivindicações a seguir não são de nenhuma forma destinadas a limitar o escopo de modalidades da invenção às modalidades específicas descritas aqui.

REIVINDICAÇÕES

Claims

1. Conjunto de motores de turbina a gás, caracterizado pelo fato de que compreende: uma câmara de combustão para ignição de uma mistura de combustível e ar que gera um fluxo contínuo de núcleo; uma carenagem de seção quente para direcionar o fluxo contínuo de núcleo através do conjunto de motores de turbina a gás, a carenagem de seção quente compreendendo uma superfície interior que contém o fluxo contínuo de núcleo e uma superfície exterior oposta à superfície interior; e uma pluralidade de conjuntos geradores termoelétricos termicamente afixado à superfície exterior da carenagem de seção quente, cada conjunto gerador termoelétrico compreendendo uma multiplicidade de dispositivos geradores termoelétricos que geram uma corrente elétrica com base em um diferencial de temperatura através de cada um da multiplicidade de dispositivos geradores termoelétricos, em que dispositivos geradores termoelétricos compreendendo diferentes materiais são usados em diferentes zonas de calor ao longo da carenagem de seção quente entre a câmara de combustão e uma extremidade de escape da carenagem de seção quente.

2. Conjunto de motores de turbina a gás de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a carenagem de seção quente compreende uma parede, a parede da carenagem de seção quente sendo contínua a partir da câmara de combustão até a extremidade de escape da carenagem de seção quente, e em que os conjuntos geradores termoelétricos são termicamente afixados a uma superfície exterior da parede.

3. Conjunto de motores de turbina a gás de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente um bocal de ventoinha circundando pelo menos uma porção da carenagem de seção quente para direcionar um fluxo de corrente da ventoinha, em que os conjuntos geradores termoelétricos são expostos ao fluxo de corrente da ventoinha.

4. Conjunto de motores de turbina a gás de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente: uma ventoinha em uma entrada para o conjunto de motores de turbina a gás que gera um fluxo de corrente da ventoinha através do conjunto de motores de turbina a gás; e um bocal de ventoinha circundando pelo menos uma porção da carenagem de seção quente, em que o bocal de ventoinha direciona o fluxo de corrente da ventoinha, e a carenagem de seção quente é contínua a partir da câmara de combustão até a extremidade de escape da carenagem de seção quente, o fluxo de corrente da ventoinha passando diretamente a partir da ventoinha para os conjuntos geradores termoelétricos sem ser redirecionado.

5. Conjunto de motores de turbina a gás de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a pluralidade de conjuntos geradores termoelétricos é distribuída ao longo da superfície exterior da carenagem de seção quente em locais predeterminados entre a câmara de combustão e a extremidade de escape da carenagem de seção quente para maximizar a geração de energia elétrica.

6. Conjunto de motores de turbina a gás de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que a pluralidade de conjuntos geradores termoelétricos inclui diferentes tipos de dispositivos geradores termoelétricos, cada tipo diferente de dispositivo gerador termoelétrico compreendendo um grupo particular de materiais configurado para proporcionar uma eficiência máxima de conversão de energia térmica em energia elétrica com base em uma temperatura da superfície exterior da carenagem de seção quente, durante a operação do conjunto de motores de turbina a gás, onde cada um da pluralidade de conjuntos geradores termoelétricos é localizado entre a câmara de combustão e a extremidade de escape da carenagem de seção quente.

7. Conjunto de motores de turbina a gás de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que a pluralidade de conjuntos geradores termoelétricos compreende diferentes tipos de dispositivos geradores termoelétricos, os diferentes tipos de dispositivos geradores termoelétricos sendo configurados para gerar um nível predeterminado de energia elétrica com base em uma temperatura da superfície exterior da carenagem de seção quente em um local predeterminado do conjunto gerador termoelétrico durante a operação do motor de turbina a gás.

8. Conjunto de motores de turbina a gás de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que os conjuntos geradores termoelétricos compreendem diferentes tipos de dispositivos geradores termoelétricos e são distribuídos ao longo da superfície exterior da carenagem de seção quente entre a câmara de combustão e a extremidade de escape da carenagem de seção quente com base em uma eficiência de cada um dos diferentes tipos de dispositivos geradores termoelétricos em converter energia térmica em energia elétrica de acordo com uma temperatura da superfície exterior da carenagem de seção quente em um local predeterminado de cada conjunto gerador termoelétrico durante a operação do motor de turbina a gás.

9. Conjunto de motores de turbina a gás de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente: um barramento de potência; e um sistema de gestão de potência, em que o barramento de potência fornece energia elétrica gerada pelos conjuntos geradores termoelétricos ao sistema de gestão de potência, o sistema de gestão de potência sendo configurado para entregar potência regulada a sistemas e componentes eletricamente energizados de um veículo.

10. Sistema de geração termoelétrico, caracterizado pelo fato de que compreende: um conjunto de motores de turbina a gás, o conjunto de motores de turbina a gás compreendendo: uma câmara de combustão para ignição de uma mistura de combustível e ar que gera um fluxo contínuo de núcleo; e uma carenagem de seção quente para direcionar o fluxo contínuo de núcleo através do conjunto de motores de turbina a gás, a carenagem de seção quente compreendendo uma superfície interior que contém o fluxo contínuo de núcleo e uma superfície exterior oposta à superfície interior; e uma pluralidade de conjuntos geradores termoelétricos termicamente afixados à superfície exterior da carenagem de seção quente, cada conjunto gerador termoelétrico compreendendo uma multiplicidade de dispositivos geradores termoelétricos que geram uma corrente elétrica com base em um diferencial de temperatura através de cada um da pluralidade de dispositivos geradores termoelétricos, os dispositivos geradores termoelétricos compreendendo diferentes materiais usados em diferentes zonas de calor ao longo da carenagem de seção quente entre a câmara de combustão e uma extremidade de escape da carenagem de seção quente.

11. Sistema de geração termoelétrico de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente uma ventoinha em uma entrada para o conjunto de motores de turbina a gás que gera um fluxo de corrente da ventoinha através do conjunto de motores de turbina a gás; e um bocal de ventoinha circundando pelo menos uma porção da carenagem de seção quente, o bocal de ventoinha direciona o fluxo de corrente da ventoinha e a carenagem de seção quente é contínua a partir da câmara de combustão até a extremidade de escape da carenagem de seção quente, o fluxo de corrente da ventoinha passando diretamente da ventoinha para os conjuntos geradores termoelétricos sem ser redirecionado.

12. Sistema de geração termoelétrico de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que a pluralidade de conjuntos geradores termoelétricos é distribuída ao longo da superfície exterior da carenagem de seção quente em locais predeterminados entre a câmara de combustão e a extremidade de escape da carenagem de seção quente para maximizar a geração de energia elétrica.

13. Método para geração de energia elétrica, caracterizado pelo fato de que compreende: distribuir uma pluralidade de conjuntos geradores termoelétricos ao longo de uma superfície exterior de uma carenagem de seção quente de um motor de turbina a gás, os conjuntos geradores termoelétricos cada compreendendo uma multiplicidade de dispositivos geradores termoelétricos, os dispositivos geradores termoelétricos compreendendo diferentes materiais usados em diferentes zonas de calor ao longo da carenagem de seção quente; capturar calor residual da carenagem de seção quente do motor de turbina a gás pela pluralidade de conjuntos geradores termoelétricos; e converter o calor residual capturado pela pluralidade de conjuntos termoelétricos em energia elétrica.

14. Método de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente transferir calor da carenagem de seção quente do motor de turbina a gás para um lado quente de cada um dos dispositivos geradores termoelétricos durante a operação do motor de turbina a gás.

15. Método de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente escoar ar de resfriamento sobre um lado frio de cada um dos dispositivos geradores termoelétricos durante a operação do motor de turbina a gás para provocar uma diferença de temperatura entre o lado quente e o lado frio de cada dispositivo gerador termoelétrico, a diferença de temperatura fazendo uma corrente elétrica ser gerada por cada dispositivo gerador termoelétrico.

16. Método de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que escoar ar de resfriamento sobre o lado frio de cada um dos dispositivos geradores termoelétricos compreende escoar ar de resfriamento a partir de uma ventoinha do motor de turbina a gás sobre o lado frio de cada um dos dispositivos geradores termoelétricos.

17. Método de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente: transmitir a energia elétrica para um sistema de distribuição de potência; e distribuir a energia elétrica para componentes e sistemas de um veículo pelo sistema de distribuição de potência.