태양열 온수 시스템에 적용 가능한 100 W급 열전발전 모듈 성능에 관한 연구
A study on the Performance of 100 W Thermoelectric Power Generation Module for Solar Hot Water System
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초록
태양열 온수 시스템은 태양에너지를 이용하여 온수를 생산한다. 하지만 여름철 같은 경우 과열로 인하여 충분히 사용되지 못하고 있어 이를 해결하기 위하여 많은 연구가 진행되고 있다. 본 연구는 태양열 온수 시스템에 적용이 가능한 열전발전모듈을 개발하는데 있다. 열전발전은 특별한 설비 없이 태양열로부터 전력 생산이 가능하다. 태양에너지로부터 획득한 열을 흡열부로 보내고 냉수를 방열부로 보내어 그 온도차를 이용하여 전력이 생산된다. 열전발전모듈의 흡열부와 방열부는 워터자켓 구조로 설계, 제작하였다. 열전발전모듈의 성능시험을 위해 태양열 온수시스템에 적용하여 성능시험을 한 결과, 일사량 708 W/m2에서 흡열온도 134.2℃, 방열부 온도 48.6℃, 온도차 85.6℃ 일 때, 122W의 전력을 생산하였다. 또한 발전효율은 2.62%, 난방효율은 62.46%로 나타났다.
Abstract
Solar hot water system produces hot water using solar energy. If it is not used effectively, overheating occurs during the summer. Therefore, a lot of research is being done to solve this. This study develops thermoelectric power module applicable to solar hot water system. A thermoelectric material can directly convert thermal energy into electrical energy without additional power generation devices. If there is a temperature difference between high and low temperature, it generate power by Seebeck effect. The thermoelectric module generates electricity using temperature differences through the heat exchange of hot and cold water. The water used for cooling is heated and stored as hot water as it passes through the module. It can prevent overheating of Solar hot water system while producing power. The thermoelectric module consists of one absorption and two radiation part. There path is designed in the form of a water jacket. As a result, a temperature of the absorption part was 134.2°C and the radiation part was 48.6°C. The temperature difference between the absorption and radiation was 85.6°C. Also, The Thermoelectric module produced about 122 W of irradiation at 708 W/m 2 . At this time, power generation efficiency was 2.62% and hot water conversion efficiency was 62.46%.
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