Termoelektrik üreteç sistemi ile atık egzoz gazından elektrik üretiminin deneysel incelenmesi
Experimental analysis of producing electrical energy from the waste heat of exhaust gas using thermoelectric generator
Yazar: MESUT KAYA
Danışman: YRD. DOÇ. DR. DİLEK ÖZLEM ESEN
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Enerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2016
Konu: Enerji = Energy ; Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Alternatif enerji kaynakları = Alternative energy resources

Özet:
İçten yanmalı motorlarda yakıt, daha verimli bir şekilde faydalı güce çevrilememektedir. Bu sebeple gerekenden daha fazla yakıt tüketimi olmaktadır. Bu durum artan araç sayısına paralel olarak konvansiyonel enerji kaynaklarının beklenenden daha kısa sürede biteceğini göstermektedir. Egzoz sistemi ile çevreye atılan atık ısının geri dönüşümü sayesinde, belirli miktarda yakıt tasarrufu elde edilmesi söz konusudur. Bu kapsamda egzoz borusuna monte edilen termoelektrik üreteçler yardımıyla atık ısıdan elektrik enerjisi elde edilmesine yönelik çalışmalar son zamanlarda yoğunlaşmıştır.
Bu tezde, egzoz borusunu simüle eden ve içerisinde 600 W'lık üç adet ısıtıcının bulunduğu sistemin yan ve üst yüzeylerine 9'ar sıra halinde, birbirine seri bağlı termoelektrik üreteçler yerleştirilmiştir. Birbirine seri bağlı 9'ar sıra halindeki bu üreteçlerin oluşturduğu sistemlerin de birbirine paralel bağlanması neticesinde oluşturulan kojenerasyon sisteminin üzerinde analiz ve gözlemler yapılmıştır. Bütün bu termoelektrik üreteçlerin sıcak yüzeyleri egzoz borusuna, soğuk yüzeyleri de soğutucu akışkanın geçtiği soğutma bloklarına temas edecek şekilde yerleştirilmiştir. Yapılan deneyler sonucunda, sistemde bulunan 9 Ah'lik akünün termoelektrik üreteçler tarafından ne kadar sürede şarj edildiği görülmüştür. Ayrıca sistemde termoelektrik üreteçler tarafından üretilen voltaj, akım ve enerji değerleri ile ilgili veriler toplanmış ve atık egzoz gazından elektrik üretiminin taşıtlarda ne derece uygulanabileceği konusunda tespitler yapılmıştır.

Abstract:
Consumed fuel in internal combustion engines (ICE) is not converted efficiently during the operation process. Therefore, more fuel consumption is appeared while the burning process inside the ICE. This state indicates that conventional energy resources will finish in parallel with the increasing number of vehicles in a short time than expected. There is potential fuel saving with the recycling waste heat which is discharged to environment. Concordantly, studies on production of energy in exhaust pipe using the thermoelectric generator (TEG) is focused by automotive manufacturers recently.
In this thesis, a system to recover waste heat comprised 27 TEGs to convert heat from exhaust pipe of a vehicle to electrical energy has been constructed. An array with nine pieces of TEGs are stacked on each side of exhaust pipe simulation which has three 600 W heaters inside. An array of each side is connected in series and these serial TEG units are connected in parallel between each other. All hot junctions of TEGs are placed on heat source which is surface of exhaust pipe and cold junctions are placed on heat sink. During the experiment, voltage, current and electrical energy which are produced by peltier system is observed. On the other hand, required timing to charge the 9 Ah battery with the help of TEG system is recorded. In the result of this experiment is demonstrated that if the thermoelectric system operated by the heat of the exhaust gas could be feasible or not in the vehicles.