«ЭНЕРГИЯ ЗНАНИЯ» Разработка термоэлектрического модуля с высоким КПД

«ЭНЕРГИЯ ЗНАНИЯ»
«Разработка термоэлектрического
модуля с высоким КПД»
Студент:
Беспалов Евгений Сергеевич
Руководитель:
К.т.н. доцент
Головяшкин Алексей Николаевич
Актуальность идеи
Сейчас перспектива использования термоэлектрических
модулей постоянно растет. В настоящее время среднегодовой
спрос мирового рынка электроэнергетики – это несколько
миллионов термоэлектрических модулей (десятки миллионов
долларов), тогда как в перспективе он может достигать
нескольких миллиардов. Экономически показано, что при
КПД термоэлектрических модулей, достигающих 15%
(сейчас менее 10%), последние смогут конкурировать со
многими традиционными источниками энергии.
ЛОГОТИП
Предлагаемое решение (Конечный продукт).
Термоэлектрический модуль.
Термоэлектрический модуль предназначен для
прямого преобразования тепловой энергии в
электрическую. Принцип действия ТЭМ основан
на том, что в замкнутой электрической цепи,
состоящей из разнородных полупроводников,
возникает электродвижущая сила (термоЭДС),
если место их контакта и свободные концы будут
иметь разную температуру. ТЭМ обладают
рядом преимуществ перед традиционными
устройствами для получения электрического тока
отсутствием движущихся частей, высокой
надёжностью, простотой обслуживания,
возможностью использования теплоты от
любых источников тепловой энергии,
независимостью от среды(космос, вода, земля).
Обоснование научной новизны
проекта
Впервые,
благодаря
формированию
электроизоляционных плат и коммутационных шин
методом катодного напыления, возможно нанесение
термоэлектрического покрытия на поверхности
произвольных форм и размеров. Создана программа
расчёта параметров ТЭМ, что позволяет эффективно
подбирать материалы и параметры конструкции в
зависимости от конкретной области применения и
конкретной задачи.
Техническая значимость.
Характеристики
Предлагаемая
технология
Аналоги
Возможность нанесения на поверхности
произвольной формы
+
_
Возможность быстрой переналадки
производства для решения конкретной
задачи
+
_
Возможность использования более
дешёвых полупроводниковых материалов
+
_
Использование современных
высокотехнологичных методов при
производстве
+
_
Перспектива коммерциализации
результата
Экспорте ТЭМ в Россию
Потребителями технологии могут стать уже существующие
предприятия по производству ТЭМ (НПО Кристалл, РМТ,
СКТБ Норд, Ferrotec и др.). Так же потребителями могут стать
производители конечной продукции, в которой возможно
применение ТЭМ, например, автомобилей(BMW, Renault,
Nissan, Ford, АвтоВАЗ и др.), космических аппаратов
(Роскосмос), автономных источников питания для применения
в быту и специального применения (Рособоронэкспорт,
структуры МЧС и др.), для утилизации бросового тепла от
ядерных реакторов (РосАтом). Производство ТЭМ направлено
на импорт замещение, что актуально в сегодняшней
политической обстановки в мире.
Рынок ТЭМ состоит из множества сегментов:
Портативная (автономная) энергетика, оценивается в 5 млрд. $;
Утилизация бросового тепла на силовых установках – 10 млрд. $;
Утилизация тепла геотермальных станций – 250 млн. $;
Космическое и оборонное
применение;
Использование в строительстве;
Возможные риски: Возможность выхода на рынок ТЭМ конкурентов со схожими
параметрами ранее чем будут завершены работы над данным проектом.
План реализации проекта
Календарный план выполнения НИР. 1-й этап проекта
№
эта
па
Наименование работ по основным этапам НИР
Сроки выполнения
работ (мес.)
Сумма, тыс. руб.
Фонд содействия
Иные источники
инновациям
1
1)Выбор направлений исследований
1
2
-
2
2)Аналитический обзор научно технической
литературы по данной тематике.
3)Теоретические исследования.
2
2
10
7
10
4)Разработка методики расчёта параметров
термоэлектрического модуля.
ИТОГО
Календарный план выполнения НИР. 2-й этап проекта
№
эта
па
1
2
Наименование работ по основным этапам НИР
Сроки выполнения
работ (мес.)
5)Экспериментальные исследования.
3
6)Изготовление экспериментального образца.
3
7)Обобщение, оценка и анализ результатов
исследования.
8)Выход на рынок и серийное производство.
1
3
ИТОГО
10
Сумма, тыс. руб.
Фонд содействия
инновациям
150
50
200
Иные источники
Общественная и социальная
значимость
Тема термоэлектричества как источника энергии в связи с
энергетическим кризисом и проблемой рационального
использования ресурсов стала чрезвычайно актуальной.
Например, даже частичная утилизация тепла с помощью
термоэлектрических преобразователей могла бы перекрыть
общую мощность всех атомных электростанций.
С
помощью термоэлектрических модулей возможно получение
электрической энергии без загрязнения окружающей среды.
Что улучшит экологическую обстановку в мире. Так же с
помощью
термоэлектрических
модулей
возможна
электрификация удалённых и труднодоступных районов
нашей страны.
Партнеры, заинтересованные
организации
Кафедра нано- и микроэлектроники ПГУ готова
оказать поддержку в развитии проекта,
предоставить дополнительные ресурсы,
оборудование, финансы, помещение,
комплектующие.
Спасибо за внимание!
Беспалов Евгений Сергеевич
Контакты:
Телефон:
8-951-298-40-20
Электронная почта: [email protected]
[email protected]