ITBS20130096A1 - DEVICE FOR CONVERSION OF THERMAL ENERGY IN ELECTRICITY - Google Patents
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Description
DESCRIZIONE DESCRIPTION
Forma oggetto della presente invenzione un dispositivo di conversione di energia termica in energia elettrica, in particolare per il settore siderurgico. The present invention relates to a device for converting thermal energy into electrical energy, in particular for the steel sector.
Recentemente stanno conoscendo un notevole interesse le soluzioni di recupero del calore, in particolare del calore in eccesso prodotto dagli impianti produttivi e dai processi di lavorazione. Heat recovery solutions, in particular of the excess heat produced by production plants and manufacturing processes, are experiencing considerable interest recently.
Sono infatti moltissime le industrie che producono elevate risorse di calore non sfruttato: siderurgie, cementifici, fonderie, raffinerie, trattamenti termici, vetrerie, industrie chimiche, centrali termoelettriche e di power generation. Tutte queste industrie, ed in particolare le industrie siderurgiche, generano quotidianamente enormi quantità di calore che deve essere dissipato tramite appositi impianti di raffreddamento, o che si disperde naturalmente nell’ambiente. In fact, there are many industries that produce high resources of untapped heat: iron and steel factories, cement factories, foundries, refineries, heat treatments, glass factories, chemical industries, thermoelectric and power generation plants. All these industries, and in particular the steel industries, generate huge amounts of heat every day, which must be dissipated through special cooling systems, or which is naturally dispersed into the environment.
Tale calore rappresenta in realtà una preziosa e vasta fonte di energia termica. Pertanto, sempre più interessanti sono le soluzioni di recupero termico e di valorizzazione del calore di scarto This heat actually represents a valuable and vast source of thermal energy. Therefore, the solutions of thermal recovery and valorisation of waste heat are increasingly interesting
Il calore prodotto dagli impianti produttivi e dai processi di lavorazione può essere infatti recuperato nel momento stesso in cui si provvede a dissiparlo, e può essere utilizzato ad esempio per la produzione di energia elettrica. The heat produced by production plants and manufacturing processes can in fact be recovered when it is dissipated, and can be used, for example, for the production of electricity.
Scopo della presente invenzione è quello di realizzare un dispositivo di conversione di energia termica in energia elettrica. The object of the present invention is to provide a device for converting thermal energy into electrical energy.
Tale scopo è raggiunto da un dispositivo di conversione realizzato in accordo con la rivendicazione 1 e da un assieme di conversione realizzato in accordo con le rivendicazioni 12, 14 e 15. Le rivendicazioni dipendenti descrivono forme di realizzazione preferite o vantaggiose del dispositivo. This object is achieved by a conversion device made in accordance with claim 1 and by a conversion assembly made in accordance with claims 12, 14 and 15. The dependent claims describe preferred or advantageous embodiments of the device.
Le caratteristiche ed i vantaggi del dispositivo secondo la presente invenzione saranno evidenti dalla descrizione di seguito riportata, data a titolo esemplificativo e non limitativo in accordo con le figure allegate, in cui: The characteristics and advantages of the device according to the present invention will be evident from the description given below, given by way of non-limiting example in accordance with the attached figures, in which:
- la figura 1 mostra una vista assonometrica di un dispositivo di conversione di energia termica in energia elettrica, secondo la presente invenzione; Figure 1 shows an axonometric view of a device for converting thermal energy into electrical energy, according to the present invention;
- la figura 2 mostra una vista assonometrica di un dispositivo di conversione di energia termica in energia elettrica, secondo la presente invenzione, in un esempio di realizzazione; Figure 2 shows an axonometric view of a device for converting thermal energy into electrical energy, according to the present invention, in an embodiment example;
- la figura 3 mostra una vista assonometrica di un dispositivo di conversione di energia termica in energia elettrica, secondo la presente invenzione, in un ulteriore esempio di realizzazione; Figure 3 shows an axonometric view of a device for converting thermal energy into electrical energy, according to the present invention, in a further embodiment;
- la figura 4 mostra una vista assonometrica di una pluralità di dispositivi di conversione di energia termica in energia elettrica, secondo la configurazione di figura 3, applicati ad un condotto alimentato ad esempio ad aria; Figure 4 shows an axonometric view of a plurality of devices for converting thermal energy into electrical energy, according to the configuration of Figure 3, applied to a duct fed for example by air;
- la figura 5 mostra una vista assonometrica di un dispositivo di conversione di energia termica in energia elettrica, secondo la configurazione di figura 2, applicato ad un pannello di raffreddamento alimentato ad esempio ad acqua; Figure 5 shows an axonometric view of a device for converting thermal energy into electrical energy, according to the configuration of Figure 2, applied to a cooling panel fed for example by water;
- la figura 6 mostra una vista assonometrica di una pluralità di pannelli di raffreddamento dotati di dispositivi di conversione, secondo la configurazione di figura 5, in un esempio di realizzazione modulare; - la figura 7 mostra una vista assonometrica di un dispositivo di conversione di energia termica in energia elettrica, secondo la configurazione di figura 2, a cui è applicato un dissipatore. figure 6 shows an axonometric view of a plurality of cooling panels equipped with conversion devices, according to the configuration of figure 5, in an example of modular embodiment; Figure 7 shows an axonometric view of a device for converting thermal energy into electrical energy, according to the configuration of Figure 2, to which a heat sink is applied.
Con riferimento alle figure allegate, con 10 si è complessivamente indicato un dispositivo di conversione di energia termica in energia elettrica, alimentato con calore generato dalla lavorazione degli impianti industriali, in particolare per il settore siderurgico. Il dispositivo di conversione 10 sfrutta il principio di funzionamento della cella di Peltier. With reference to the attached figures, the numeral 10 generally indicates a device for converting thermal energy into electrical energy, fed with heat generated by the processing of industrial plants, in particular for the steel sector. The conversion device 10 exploits the operating principle of the Peltier cell.
In particolare, il dispositivo di conversione 10 comprende una pluralità di coppie elementari 1,2,3,…,n costituite da due elementi attivi (o prismi o cilindretti o lingotti) in materiale semiconduttore. In un esempio di realizzazione, la coppia elementare comprende due elementi attivi in forma di cilindretti aventi diametro di circa 25mm e altezza di circa 30mm. I l m ateriale semiconduttore di base presenta un drogaggio di tipo P in uno dei due elementi (chiamato elemento P) e un drogaggio di tipo N nell’altro elemento (chiamato elemento N). In particular, the conversion device 10 comprises a plurality of elementary pairs 1,2,3,…, n consisting of two active elements (or prisms or cylinders or ingots) in semiconductor material. In an embodiment, the elementary pair comprises two active elements in the form of cylinders having a diameter of about 25mm and a height of about 30mm. The basic semiconductor material has a P-type doping in one of the two elements (called P element) and an N-type doping in the other element (called N element).
In ciascuna coppia elementare, i due elementi attivi P e N sono collegati tra loro ad un’estremità, e all’estremità opposta sono collegati con il rispettivo elemento N o P della coppia elementare adiacente. In each elementary pair, the two active elements P and N are connected to each other at one end, and at the opposite end they are connected with the respective element N or P of the adjacent elementary pair.
Gli elementi P,N sono collegati tramite giunzioni 11. La giunzione 11 è in metallo, preferibilmente in rame. In un esempio di realizzazione, mostrato in figura 1, le giunzioni 11 sono piastre o lamelle in rame. The elements P, N are connected by means of junctions 11. The junction 11 is made of metal, preferably of copper. In an exemplary embodiment, shown in Figure 1, the junctions 11 are copper plates or lamellas.
Il dispositivo di conversione 10 comprende una pluralità di coppie elementari 1,2,3,…,n (o coppie P,N) unite tramite giunzioni 11 a formare un circuito in cui, in presenza di una differenza di temperatura ∆T tra le estremità degli elementi attivi P e N, nel circuito delle coppie elementari 1,2,3,…,n fluisce una corrente continua, proporzionale al dislivello termico applicato. The conversion device 10 comprises a plurality of elementary pairs 1,2,3, ..., n (or pairs P, N) joined by junctions 11 to form a circuit in which, in the presence of a temperature difference ∆T between the ends of the active elements P and N, in the circuit of the elementary pairs 1,2,3,…, n flows a direct current, proportional to the applied thermal difference.
La prima coppia elementare del circuito (indicata con 1 in figura 1) è dotata di una giunzione 11p, atta ad essere collegata ad una connessione elettrica (ad esempio ad un polo positivo) e l’ultima coppia elementare del circuito (indicata con n in figura 1) è dotata di una giunzione 11n, atta ad essere collegata ad una connessione elettrica (ad esempio ad un polo negativo). The first elementary pair of the circuit (indicated with 1 in figure 1) is equipped with a junction 11p, suitable for being connected to an electrical connection (for example to a positive pole) and the last elementary pair of the circuit (indicated with n in figure 1) is equipped with a junction 11n, suitable for being connected to an electrical connection (for example to a negative pole).
Il dispositivo di conversione 10 comprende una piastra inferiore 14 ed una piastra superiore 16, atte a racchiudere il circuito delle coppie elementari 1,2,3,…,n (o coppie P,N). The conversion device 10 comprises a lower plate 14 and an upper plate 16, suitable for enclosing the circuit of the elementary pairs 1,2,3,…, n (or pairs P, N).
Le piastre 14,16 sono realizzate in metallo, preferibilmente in acciaio, ancora più preferibilmente in acciaio inox o alluminio. The plates 14,16 are made of metal, preferably of steel, even more preferably of stainless steel or aluminum.
In uso, una delle due piastre, ad esempio la piastra inferiore 14, viene riscaldata, mentre l’altra, ad esempio la piastra superiore 16, viene raffreddata. In use, one of the two plates, for example the lower plate 14, is heated, while the other, for example the upper plate 16, is cooled.
Le piastre possono essere riscaldate/raffreddate per irraggiamento o conduzione o convezione. Ad esempio, una piastra può essere riscaldata a olio o ad aria, e l’altra raffreddata ad esempio a liquido o ad aria. Inoltre, le piastre possono essere dotate di dissipatori 80 per aumentare la superficie utile per lo scambio termico. The plates can be heated / cooled by radiation or conduction or convection. For example, one plate can be heated with oil or air, and the other cooled, for example, with liquid or air. Furthermore, the plates can be equipped with heat sinks 80 to increase the useful surface for heat exchange.
In uso, riscaldando un lato del dispositivo di conversione 10 e raffreddando l’altro, nel circuito delle coppie elementari 1,2,3,…,n (o coppie P-N), opportunamente collegato tramite le giunzioni 11p,11n ad un circuito elettrico, fluirà una corrente continua proporzionale al dislivello termico presente tra le due piastre 14,16. In use, by heating one side of the conversion device 10 and cooling the other, in the circuit of the elementary pairs 1,2,3, ..., n (or P-N pairs), suitably connected through the junctions 11p, 11n to an electrical circuit, a direct current will flow proportional to the thermal difference present between the two plates 14,16.
La comparsa di una differenza di tensione elettrica agli estremi del circuito è quindi dovuta alla differenza di temperatura ∆T tra le due piastre 14,16, e dipende dalla tipologia di materiale utilizzato per gli elementi P e N. The appearance of an electrical voltage difference at the ends of the circuit is therefore due to the temperature difference ∆T between the two plates 14,16, and depends on the type of material used for the elements P and N.
In una forma di realizzazione preferita, l’elemento P comprende Argento, Antimonio e Tellurio, e l’elemento N comprende Germanio e Tellurio. Un dispositivo di conversione 10 con elementi P,N così realizzati risulta particolarmente efficiente e ad elevato rendimento. In a preferred embodiment, the P element includes Silver, Antimony and Tellurium, and the N element includes Germanium and Tellurium. A conversion device 10 with elements P, N thus made is particularly efficient and with high efficiency.
Preferibilmente, la composizione stechiometrica è: Preferably, the stoichiometric composition is:
Elemento P: (Ag Sb Te)0,1-0,3 Element P: (Ag Sb Te) 0.1-0.3
Elemento N: (Ge Te)0,7-0,9 Element N: (Ge Te) 0.7-0.9
Una coppia di elementi P e N con tale composizione stechiometrica consente di sviluppare una potenza di circa 20W, per una differenza di temperatura ∆T di circa 300°C tra le due piastre (ad esempio quando la piastra inferiore 14 viene riscaldata a circa 300°C e la piastra superiore 16 è raffreddata a circa 20°C). Preferibilmente, l’elemento P comprende Argento, Antimonio e Tellurio oppure Piombo, Stagno e Tellurio. Preferibilmente, l’elemento N comprende Germanio e Tellurio, oppure Piombo e Tellurio, oppure Stagno e Tellurio, oppure Silicio e Germanio. A pair of P and N elements with this stoichiometric composition allows to develop a power of about 20W, for a temperature difference ∆T of about 300 ° C between the two plates (for example when the lower plate 14 is heated to about 300 ° C and the upper plate 16 is cooled to about 20 ° C). Preferably, the element P includes Silver, Antimony and Tellurium or Lead, Tin and Tellurium. Preferably, the N element includes Germanium and Tellurium, or Lead and Tellurium, or Tin and Tellurium, or Silicon and Germanium.
In una forma di realizzazione, il dispositivo di conversione 10 comprende un circuito di cinquecento coppie elementari (o coppie P-N). In one embodiment, the conversion device 10 comprises a circuit of five hundred elementary pairs (or P-N pairs).
In un esempio di realizzazione, un dispositivo di conversione 10 comprendente: In an exemplary embodiment, a conversion device 10 comprising:
- cinquecento coppie elementari P-N - five hundred elementary pairs P-N
- con P:(Ag Sb Te)0,1-0,3 e N:(Ge Te)0,9-0,7 consente di sviluppare una potenza di circa 10.000W, per una differenza di temperatura ∆T di circa 300°C. Un dispositivo di conversione 10 così realizzato garantisce un elevato rendimento mantenendo dimensioni compatte. - with P: (Ag Sb Te) 0.1-0.3 and N: (Ge Te) 0.9-0.7 it allows to develop a power of about 10,000W, for a temperature difference ∆T of about 300 ° C. A conversion device 10 thus made guarantees a high efficiency while maintaining compact dimensions.
In figura 2 viene mostrato un dispositivo di conversione 10 in una realizzazione a pannello o a lastra, costituito da un singolo modulo base, atto a convertire l’energia termica derivante dalle lavorazioni industriali in energia elettrica. Per semplicità, le giunzioni 11,11p,11n non sono state rappresentate. Figure 2 shows a conversion device 10 in a panel or plate construction, consisting of a single basic module, suitable for converting the thermal energy resulting from industrial processes into electrical energy. For simplicity, the junctions 11,11p, 11n have not been shown.
Preferibilmente, le estremità 12 di ciascun elemento P,N sono dotate, in corrispondenza della zona di contatto con le piastre 14,16, di un raggio di curvatura (preferibilmente convesso). Preferably, the ends 12 of each element P, N are provided, in correspondence with the contact area with the plates 14, 16, with a radius of curvature (preferably convex).
Preferibilmente, le piastre 14,16 sono dotate, in corrispondenza della zona di contatto con ciascun elemento P,N, di apposite sedi aventi un certo raggio di curvatura (preferibilmente concavo) corrispondete a quello degli elementi P,N. Preferably, the plates 14, 16 are provided, in correspondence with the contact area with each element P, N, with suitable seats having a certain radius of curvature (preferably concave) corresponding to that of the elements P, N.
La presenza di tali raggi di curvatura sugli elementi P,N e/o sulle piastre, consente di compensare i microspostamenti dovuti alla dilatazione termica e di migliorare l’adesione tra gli elementi P,N e le piastre. Tale migliore adesione è fondamentale per assicurare il corretto trasferimento di calore tra piastra ed elemento P,N (o prisma P,N), e garantire quindi un efficiente funzionamento del dispositivo di conversione 10. The presence of these radii of curvature on the elements P, N and / or on the plates, allows to compensate for the micro-displacements due to thermal expansion and to improve the adhesion between the elements P, N and the plates. This better adhesion is essential to ensure the correct heat transfer between the plate and the P, N element (or P, N prism), and therefore to guarantee an efficient operation of the conversion device 10.
In figura 3 viene mostrato un dispositivo di conversione 10 in una variante di realizzazione a pannello o a lastra, in cui il pannello comprende almeno un elemento di fissaggio 30. Figure 3 shows a conversion device 10 in a variant of panel or plate embodiment, in which the panel comprises at least one fastening element 30.
L’elemento di fissaggio 30 è preferibilmente una vite, atta ad essere inserita in appositi fori 33 provvisti in entrambe le piastre 14,16. The fastening element 30 is preferably a screw, adapted to be inserted in special holes 33 provided in both plates 14,16.
Preferibilmente, l’elemento di fissaggio 30 a vite attraversa entrambe le piastre 14,16 in modo da racchiudere fermamente il circuito delle coppie elementari 1,2,3,…,n (o coppie P-N) tra le due piastre 14,16. Preferably, the screw fixing element 30 crosses both plates 14,16 so as to firmly enclose the circuit of the elementary pairs 1,2,3, ..., n (or P-N pairs) between the two plates 14,16.
L’elemento di fissaggio 30 può essere avvitato in fori 33 filettati, oppure fermato in posizione tramite bulloni. The fastening element 30 can be screwed into threaded holes 33, or fixed in position by means of bolts.
Preferibilmente, l’elemento di fissaggio 30 comprende una molla 31, ad esempio a spirale o a tazza. Preferably, the fastening element 30 comprises a spring 31, for example spiral or cup.
La molla 31 è calzata sul corpo della vite prima che questa sia inserita nei fori 33 delle piastre 14,16. Una volta che l’elemento di fissaggio 30 a vite viene inserito nel foro 33 della prima piastra, ad esempio della piastra inferiore 14, la molla 31 rimane compressa tra la testa 34 della vite e la piastra 14. La pressione esercitata dalla molla 31 contribuisce a migliorare il fissaggio del dispositivo di conversione 10 e l’adesione tra gli elementi P,N (o prismi P,N) e le piastre. The spring 31 is fitted onto the body of the screw before it is inserted into the holes 33 of the plates 14,16. Once the screw fixing element 30 is inserted into the hole 33 of the first plate, for example of the lower plate 14, the spring 31 remains compressed between the head 34 of the screw and the plate 14. The pressure exerted by the spring 31 contributes to improve the fixing of the conversion device 10 and the adhesion between the elements P, N (or prisms P, N) and the plates.
Preferibilmente, il dispositivo di conversione 10 comprende una pluralità di elementi di fissaggio 30, ciascuno dotato di molla 31. Preferably, the conversion device 10 comprises a plurality of fastening elements 30, each equipped with a spring 31.
In un esempio di realizzazione, mostrato in figura 3, gli elementi di fissaggio 30 sono posizionati lungo i b o r d i d e l d i s p ositivo di conversione 10, preferibilmente in corrispondenza degli angoli. In an example of embodiment, shown in Figure 3, the fastening elements 30 are positioned along the edges of the conversion device 10, preferably at the corners.
Ulteriori elementi di fissaggio 30 sono provvisti anche al centro del dispositivo di conversione 10. Further fastening elements 30 are also provided in the center of the conversion device 10.
In uso, il dispositivo di conversione 10, è posizionato in prossimità di impianti produttivi e macchinari che generano grandi quantità di calore. In tal modo, la piastra affacciata alla fonte di calore (ad esempio la piastra 14) si riscalda per opera del calore generato dagli impianti produttivi, mentre la piastra opposta (ad esempio la piastra 16) deve essere opportunamente raffreddata. Data la differenza di temperatura tra le due piastre 14,16, all’interno del dispositivo di conversione 10, opportunamente collegato ad un circuito elettrico esterno (non mostrato), fluirà una corrente continua. In use, the conversion device 10 is positioned in the vicinity of production plants and machinery that generate large quantities of heat. In this way, the plate facing the heat source (for example the plate 14) is heated by the heat generated by the production plants, while the opposite plate (for example the plate 16) must be suitably cooled. Given the temperature difference between the two plates 14,16, a direct current will flow inside the conversion device 10, suitably connected to an external electrical circuit (not shown).
Il riscaldamento della piastra frontale avviene principalmente per irraggiamento o ad esempio a olio; il raffreddamento della piastra opposta può essere realizzato tramite liquido oppure aria. The front plate is heated mainly by radiation or oil, for example; cooling of the opposite plate can be achieved by means of liquid or air.
Preferibilmente, il dispositivo di conversione 10 è modulare. Esempi di moduli base di un dispositivo di conversione 10 sono mostrati in figura 2 e 3. Preferably, the conversion device 10 is modular. Examples of basic modules of a conversion device 10 are shown in figures 2 and 3.
In un esempio di realizzazione, un modulo base di un dispositivo di conversione 10 ha un’estensione di un metro quadrato, comprende cinquecento coppie elementari P-N, e consente di sviluppare una potenza di circa 10.000W, per una differenza di temperatura ∆T di circa 300°C. In an example of embodiment, a basic module of a conversion device 10 has an extension of one square meter, includes five hundred elementary pairs P-N, and allows to develop a power of about 10,000W, for a temperature difference ∆T of about 300 ° C.
I moduli base del dispositivo di conversione 10 possono essere uniti a formare un unico pannello, o una lastra o un divisorio, o una parete, da posizionare in prossimità di impianti produttivi e macchinari che generano grandi quantità di calore. I moduli base possono quindi essere uniti a formare un assieme di conversione di energia termica in energia elettrica comprendente una pluralità di dispositivi di conversione 10. The basic modules of the conversion device 10 can be joined to form a single panel, or a slab or a partition, or a wall, to be positioned near production plants and machinery that generate large quantities of heat. The base modules can then be joined to form a thermal energy into electrical energy conversion assembly comprising a plurality of conversion devices 10.
Un esempio di composizione modulare di moduli base di un dispositivo di conversione 10 è mostrato in figura 6. An example of modular composition of basic modules of a conversion device 10 is shown in figure 6.
I moduli base del dispositivo di conversione 10 possono essere montati su condotti, canali, pannelli di raffreddamento, o su dissipatori termici di vario tipo, in modo da incrementare la differenza di temperatura ∆T tra le due piastre 14,16. The basic modules of the conversion device 10 can be mounted on ducts, channels, cooling panels, or on various types of heat sinks, so as to increase the temperature difference ∆T between the two plates 14,16.
La figura 4 mostra una pluralità di dispositivi di conversione 10 applicati ad un condotto 40 di raffreddamento. La figura 4 mostra quindi un assieme di conversione di energia termica in energia elettrica, comprendente almeno un dispositivo di conversione 10 ed un condotto 40 di raffreddamento. Figure 4 shows a plurality of conversion devices 10 applied to a cooling duct 40. Figure 4 therefore shows an assembly for converting thermal energy into electrical energy, comprising at least a conversion device 10 and a cooling duct 40.
Il condotto 40, ad esempio con sezione a parallelepipedo, è composto da pareti 42 che definiscono un canale interno 41 per il passaggio del fluido di raffreddamento. The duct 40, for example with a parallelepiped section, is composed of walls 42 which define an internal channel 41 for the passage of the cooling fluid.
Almeno una delle pareti 42 del condotto 40 è dotata di a l m e n o u n d i s p o s i t i v o d i c o n v e r s i o n e 10 . Preferibilmente, tutte le pareti 42 del condotto 40 sono dotate di almeno un dispositivo di conversione 10. Ciascun dispositivo di conversione 10 è fissato alla parete 42 tramite elementi di fissaggio 30, preferibilmente dotati di molla 31, inseriti in appositi fori 43 provvisti sulla parete 42. At least one of the walls 42 of the duct 40 is equipped with a l m e n o u n d i s p o s i t i v o d i c o n v e r s i o n e 10. Preferably, all the walls 42 of the duct 40 are equipped with at least one conversion device 10. Each conversion device 10 is fixed to the wall 42 by means of fixing elements 30, preferably equipped with a spring 31, inserted in suitable holes 43 provided on the wall 42 .
Il condotto 40 provvisto di dispositivi di conversione 10, è posizionato in prossimità di impianti produttivi e macchinari che generano grandi quantità di calore. In tal modo, le piastre più esterne (ad esempio le piastre 14) si riscaldano ad opera del calore generato dagli impianti produttivi, mentre le piastre a contatto con le pareti 42 del condotto 40 (ad esempio le piastre 16) sono opportunamente raffreddate, ad esempio tramite aria fatta fluire, più o meno forzatamente, all’interno del canale 41. Data la differenza di temperatura tra le piastre 14,16, all’interno di ciascun dispositivo di conversione 10, opportunamente collegato ad un rispettivo circuito elettrico esterno (non mostrato), fluirà una corrente continua. The duct 40, equipped with conversion devices 10, is positioned in the vicinity of production plants and machinery that generate large quantities of heat. In this way, the outermost plates (for example the plates 14) are heated by the heat generated by the production plants, while the plates in contact with the walls 42 of the duct 40 (for example the plates 16) are suitably cooled, for example for example by means of air made to flow, more or less forcibly, inside the channel 41. Given the temperature difference between the plates 14,16, inside each conversion device 10, suitably connected to a respective external electrical circuit (not shown), a direct current will flow.
La figura 5 mostra un dispositivo di conversione 10 applicato ad un pannello 50 di raffreddamento, alimentato a fluido. La figura 5 mostra quindi un assieme di conversione di energia termica in energia elettrica, comprendente almeno un dispositivo di conversione 10 ed un pannello 50 di raffreddamento. Figure 5 shows a conversion device 10 applied to a fluid-fed cooling panel 50. Figure 5 therefore shows an assembly for converting thermal energy into electrical energy, comprising at least a conversion device 10 and a cooling panel 50.
Il pannello 50, ad esempio a forma di parallelepipedo, è dotato di un vano 51 interno per il contenimento di un fluido di raffreddamento, e in corrispondenza di una prete posteriore 53, è dotato di un condotto di in gre ss o 55 e di un c ond ott o d i u sc ita 56 , rispettivamente per l’ingresso e l’uscita del fluido di raffreddamento. The panel 50, for example in the shape of a parallelepiped, is equipped with an internal compartment 51 for containing a cooling fluid, and in correspondence with a rear panel 53, it is equipped with an inlay duct 55 and with a c ond oct o d i u sc ita 56, respectively for the inlet and outlet of the cooling fluid.
Il pannello 50 comprende inoltre, all’interno del vano 51, una partizione 54 atta a ripartire lo spazio interno in modo da definire, insieme ai condotti 55,56 un percorso per facilitare la circolazione del fluido di raffreddamento. The panel 50 also includes, inside the compartment 51, a partition 54 designed to divide the internal space so as to define, together with the ducts 55,56, a path to facilitate the circulation of the cooling fluid.
Il pannello 50, è inoltre dotato, in corrispondenza di una prete frontale 54, di almeno un dispositivo di conversione 10. The panel 50 is also equipped, in correspondence with a front panel 54, with at least one conversion device 10.
Il pannello 50, provvisto di dispositivo di conversione 10, è posizionato in prossimità di impianti produttivi e macchinari che generano grandi quantità di calore. In tal modo, la piastra esterna (ad esempio la piastra 14) si riscalda per opera del calore generato dagli impianti produttivi, mentre la piastra a contatto con la parete 52 del pannello 50 (ad esempio la piastra 16) è opportunamente raffreddata, ad esempio tramite la circolazione di acqua, fatta fluire, più o meno forzatamente, all’interno del vano 51. Data la differenza di temperatura tra le piastre 14,16, all’interno del dispositivo di conversione 10, opportunamente collegato ad un circuito elettrico esterno (non mostrato), fluirà una corrente continua. La figura 6 mostra una pluralità di pannelli 50, uniti a formare un unico pannello o prete o divisorio atto a convertire l’energia termica derivante dalle lavorazioni industriali in energia elettrica. The panel 50, equipped with a conversion device 10, is positioned in the vicinity of production plants and machinery which generate large quantities of heat. In this way, the external plate (for example the plate 14) is heated by the heat generated by the production plants, while the plate in contact with the wall 52 of the panel 50 (for example the plate 16) is suitably cooled, for example through the circulation of water, made to flow, more or less forcibly, inside the compartment 51. Given the difference in temperature between the plates 14,16, inside the conversion device 10, suitably connected to an external electrical circuit ( not shown), a direct current will flow. Figure 6 shows a plurality of panels 50, joined to form a single panel or priest or partition designed to convert the thermal energy resulting from industrial processing into electrical energy.
La figura 7 mostra un dispositivo di conversione 10 a cui è applicato un dissipatore 80. La figura 7 mostra quindi un assieme di conversione di energia termica in energia elettrica, comprendente almeno un dispositivo di conversione 10 ed un dissipatore 80. Il dissipatore 80 è posizionato su una piastra esterna (ad esempio la piastra 16) del dispositivo di conversione 10. Figure 7 shows a conversion device 10 to which a heat sink 80 is applied. Figure 7 therefore shows an assembly for converting thermal energy into electrical energy, comprising at least one conversion device 10 and a heat sink 80. The heat sink 80 is positioned on an external plate (for example plate 16) of the conversion device 10.
Il dissipatore 80 comprende una pluralità di elementi dissipatori 81. Preferibilmente, gli elementi dissipatori sono delle alette o piastrine realizzate in metallo. The dissipator 80 comprises a plurality of dissipating elements 81. Preferably, the dissipating elements are fins or plates made of metal.
Gli elementi dissipatori 81 sono posizionati affiancati in parallelo, sostanzialmente a pettine, in modo da definire una pluralità di canali 82, atti a convogliare un fluido di raffreddamento, ad esempio un flusso d’aria. The dissipating elements 81 are positioned side by side in parallel, substantially comb-like, so as to define a plurality of channels 82, suitable for conveying a cooling fluid, for example an air flow.
Il dispositivo di conversione 10 dotato di dissipatore 80, è posizionato in prossimità di impianti produttivi e macchinari che generano grandi quantità di calore. In tal modo, la piastra esterna (ad esempio la piastra 14) si riscalda per opera del calore generato dagli impianti produttivi, mentre la piastra munita di dissipatore 80 (ad esempio la piastra 16) è opportunamente raffreddata, ad esempio tramite la circolazione di un flusso d’aria che fluisce tra gli elementi dissipatori 81, convogliato all’interno dei canali 82. Data la differenza di temperatura tra le piastre 14,16, all’interno del dispositivo di conversione 10, opportunamente collegato ad un circuito elettrico esterno (non mostrato), fluirà una corrente continua. The conversion device 10 equipped with a heat sink 80 is positioned in the vicinity of production plants and machinery which generate large quantities of heat. In this way, the external plate (for example the plate 14) is heated by the heat generated by the production plants, while the plate equipped with a heat sink 80 (for example the plate 16) is suitably cooled, for example through the circulation of a air flow that flows between the dissipating elements 81, conveyed inside the channels 82. Given the temperature difference between the plates 14,16, inside the conversion device 10, suitably connected to an external electrical circuit (not shown), a direct current will flow.
Il dispositivo di conversione 10 secondo al presente invenzione è particolare adatto per l’uso in fonderia. In particolare, il dispositivo di conversione 10 è posizionato davanti ad una colata, ad una ciminiera, o in un deposito billette, tutte zone ad elevata temperatura e che concentrano quindi la maggior parte del calore e dell’energia termica prodotta durante le lavorazioni. The conversion device 10 according to the present invention is particularly suitable for use in foundries. In particular, the conversion device 10 is positioned in front of a casting, a chimney, or in a billet deposit, all high temperature areas and which therefore concentrate most of the heat and thermal energy produced during processing.
Il dispositivo di conversione 10 può essere utilizzato sotto forma di pannello, di lastra, di divisorio, di pannello protettivo, di copertura. The conversion device 10 can be used in the form of a panel, a plate, a partition, a protective panel, a cover.
Il dispositivo di conversione 10 può inoltre essere montato su condotti, canali, pannelli di raffreddamento, o su dissipatori termici di vario tipo. Grazie al dispositivo di conversione 10 secondo al presente invenzione, l’energia termica di scarto può essere recuperata nel momento stesso in cui viene dissipata, e questa energia, una volta convertita in energia elettrica, può essere impiegata per alimentare i macchinari stessi e gli impianti, oppure per diverse funzioni accessorie. The conversion device 10 can also be mounted on ducts, channels, cooling panels, or on various types of heat sinks. Thanks to the conversion device 10 according to the present invention, the waste thermal energy can be recovered at the very moment in which it is dissipated, and this energy, once converted into electrical energy, can be used to power the machinery themselves and the plants. , or for various accessory functions.
Innovativamente, il dispositivo di conversione di energia termica in energia elettrica secondo al presente invenzione è particolarmente efficiente e compatto. Innovatively, the device for converting thermal energy into electrical energy according to the present invention is particularly efficient and compact.
Vantaggiosamente, l’utilizzo di Argento-Antimonio-Tellurio per l’elemento P e di Germanio-Tellurio per l’elemento N consente di realizzare un dispositivo di conversione di energia termica in energia elettrica ad elevato rendimento. Advantageously, the use of Silver-Antimony-Tellurium for the P element and Germanium-Tellurium for the N element allows for the creation of a high-performance device for converting thermal energy into electrical energy.
Vantaggiosamente, il dispositivo di conversione di energia termica in energia elettrica secondo al presente invenzione consente il recupero del calore prodotto dagli impianti produttivi e dai processi di lavorazione per la produzione di energia elettrica. Advantageously, the device for converting thermal energy into electrical energy according to the present invention allows the recovery of the heat produced by the production plants and by the working processes for the production of electrical energy.
Vantaggiosamente, il dispositivo di conversione di energia termica in energia elettrica secondo al presente invenzione non risente dei microspostamenti dovuti alla dilatazione termica e garantisce quindi un efficiente funzionamento del dispositivo di conversione anche ad alte temperature. Advantageously, the device for converting thermal energy into electrical energy according to the present invention is not affected by micro-displacements due to thermal expansion and therefore guarantees efficient operation of the conversion device even at high temperatures.
Vantaggiosamente, il dispositivo di conversione secondo al presente invenzione può essere utilizzato per la realizzazione di pannelli, lastre, divisori, pareti, da posizionare in prossimità di impianti produttivi e macchinari che generano grandi quantità di calore per la produzione di energia elettrica. Advantageously, the conversion device according to the present invention can be used for making panels, plates, partitions, walls, to be positioned near production plants and machinery that generate large quantities of heat for the production of electricity.
E' chiaro che un tecnico del settore potrebbe apportare modifiche al dispositivo sopra descritto, tutte contenute nell'ambito di tutela come definito dalle rivendicazioni seguenti. It is clear that a person skilled in the art could make changes to the device described above, all of which are within the scope of protection as defined by the following claims.
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