Sviluppo di un banco prova per la caratterizzazione sperimentale di un sistema di recupero termico basato su generatori termoelettrici

L’attualità del settore tecnologico e le potenzialità dei generatori termoelettrici sono stati il punto di partenza per condurre un approfondimento mirato alla caratterizzazione sperimentale dei 6 moduli a base di bismuto di tellurio e di modello TEG2-126LDT. È stata effettuata un’analisi preliminare dei moduli in modo da comprendere al meglio condizioni operative, potenzialità, proprietà termoelettriche, parametri caratteristici e approfondire il principio di funzionamento della generazione termoelettrica. Per la raccolta dei dati sperimentali è stato allestito un banco prova che si compone di una struttura di supporto, quattro elementi riscaldanti collegati in parallelo per simulare la sorgente di calore, due ventole per il raffreddamento ad aria e Arduino Mega 2560 come sistema di acquisizione delle misure di temperatura e tensione. Le misure di interesse sono state effettuate attraverso il modulo DC0-25V per la tensione generata da ogni modulo in regime di carico disaccoppiato e le termocoppie di tipo “K” per la misura delle temperature sul lato riscaldato e raffreddato del TEG. Il modello di TEG analizzato è impiegato nella conversione di calore alle basse temperature, cioè fino a 200°C a cui corrisponde una tensione a vuoto generata pari a 8.6 V. Sulla base delle curve caratteristiche ottenute è stato calcolato il coefficiente di Seebeck. L’analisi sperimentale è stata approfondita a sua volta ricercando i parametri prestazionali, ossia il valore della figura di merito ZT e dell’efficienza di conversione del calore in potenza elettrica. I risultati ottenuti attestano le scarse efficienze raggiunte dai generatori termoelettrici che attualmente non presentano caratteristiche competitive nella sostituzione dei principali sistemi di produzione dell’energia. Si è ipotizzato infine il funzionamento dei moduli nella condizione più favorevoli, cioè di massima generazione di tensione quando è applicata una differenza di temperatura pari a 170°C.