热电技术从内燃机中获取能量

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背景：
在汽车中，只有¹ / ₃在燃料中的势能被转换成机械能和能量的显著部分被作为热量损失。

以前曾进行过尝试来恢复这种能量损失。在1990年代初期，保时捷开发了汽车热电发电机（ATEG），该技术没有超过原型设计阶段。目前，保时捷赛车队正在其勒芒系列赛车中测试热能收集系统。

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除了保时捷的研究，通用汽车还与Future Tech，LLC合作。探索使用电动技术从内燃机中收集能量的想法。其他汽车制造商，例如宝马，也在探索这项技术。

目前，

小型车约为150 W
全尺寸卡车约为500 W

如果能够成功实施该技术，则散热器，水泵和交流发电机等组件可以有效地减少工作量或从系统中删除，从而减少内燃机的负载。

问：
随着人们对绿色技术的兴趣日益增长，除效率外，是否还有其他技术障碍在阻止使用热电技术从内燃机中收集能量？

参考文献：

脚注

该建议重复有关，但仍明显不同。可从内燃机中恢复的能量数量级明显大于视频卡的GPU中的数量级。因此，规模经济是不同的，因此可能有不同的解决方案。

mechanical-engineering electrical-engineering thermodynamics

— 马亨德拉·古纳瓦德纳（Mahendra Gunawardena）
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这只是一个疯狂的猜测，但我认为收集能量实际上会使发动机对环境的热阻增加，从而提高了发动机温度。我不确定“减少或拆卸散热器”部分，您在某处阅读还是仅仅猜到了？我觉得完全相反。

— 弗拉基米尔·克拉韦罗

@Trilarion如果您有任何建议的障碍，我可以使用那些特定的障碍来更新问题，以帮助缩小范围。感谢您的评论

— Mahendra Gunawardena

@MahendraGunawardena感谢您的答复。我建议针对每个障碍询问新问题，因为这样可以使他们更加专业。但是我只知道一个朋友正在一家大型汽车公司从事这项工作。我可能要问他有什么问题。我猜想，热电转换效率低通常是一个障碍。

— Trilarion 2015年

您似乎没有考虑效率，这似乎很奇怪：您为什么还要考虑能源收集呢？

— 410

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与任何新技术一样，成本是这里的主要推动力。另外，这些设备产生电能，电能是典型的内燃机汽车只能用于辅助设备的能量形式。这将有效地提高燃油效率，但收益相对较小。

当现有方法足以实现目标时，工程师通常不愿使用未经测试的昂贵新技术。在这种情况下，大多数汽车制造商都在努力生产具有成本竞争力的产品。谁是人们最关注的燃油效率往往会考虑混合（或全电动）车，而不是一个搭载一台标准的内燃机。大多数其他消费者宁愿购买价格较便宜的汽车，而不是购买可能会略微提高其燃油效率的汽车。

— 奥列克·沃纳（Olek Wojnar）
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有充分的理由说明，尽管您的大多数链接都来自几年前，但其中的链接却很少。经济学和工程学都不是很有利。发动机的一部分技术是尽快散发热量。此外，热是一种低质量的能量形式，因此一旦您的能量成为热能，您就已经失去了所有最好的机会来完成更多的工作。让我们详细看看这两件事。

快速摆脱高温是游戏的名称

排气口设计为将热量和燃烧产物带离发动机。散热器的散热和散热功能类似。

在热力发动机中，快速排热至关重要，因为效率取决于冷库的温度以及与较高温度的差值。

因此，您所放置的任何物品（例如您提议的能量收集设备）都会减慢发动机发热量。这不仅会降低效率（您似乎没有考虑效率，这很奇怪：您为什么还要考虑能源收集？）还会提高汽车工作部件的平衡温度，从而缩短其使用寿命。

如果燃料如此有价值，那么能量收集就很有吸引力，那么就值得首先提高汽车的效率，从而减少废热：首先，减少高价值能源的消耗，然后再尝试回收低价值能源能源。那把我带到...

能量与火用

在大多数情况下，热量是废物。它几乎总是最不实用的能源形式。这就是卡诺效率极限告诉你的：要想利用低等级的热量进行任何工作，就只能以非常低的效率进行。也就是说，几乎所有热量都将作为热量保留下来。

在利用热量和其他形式的能量进行工程设计时，建立直觉来区分能量（以焦耳为单位的事物）和火用（完成工作的事物）非常有用。能量的形式决定了能量可以完成多少工作。化学能（例如燃料中的化学能）可以有效地完成大量工作-它具有很高的火用能。但是，与热量相同的能量所要做的工作要少得多，它的火用度非常低。内燃机之所以如此低效，是因为它们采用高级形式的能量（化学），并立即转换为低级形式的能量（热）。

不起眼的交流发电机在其工作上非常出色。固态热电发电机根本无法接近，成本，性能都没有。利用导体和磁体的相对旋转是一种非常有效的将热量转化为电能的方法：这就是为什么它被用于发电站，汽车，自行车发电机以及许多其他用途的原因。

因此，尽管能量收集看起来很聪明，但它的工程性很差：它试图解决一种症状，而不是解决根本原因。

如果您想在这些焦耳中做更多的工作，那么请在这些焦耳以热的形式进行之前先完成工作。

— 410不见了
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我一直想知道的一件事：当典型的汽车以巡航速度运行时，花了多少能量在节气门下游抽真空？据我所知，不仅抽真空所消耗的能量有99％被浪费了（大多数汽车将其用于动力制动助力器而收获了很少的能量），而且发动机在较低的进气温度下更有效地运转，因此从压差将不需要下游发动机做更多的工作。

— 超级猫

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任何想法/技术的使用都取决于其成本效益。效率只是分析的一部分。如果这些模块是免费的，并且从未损坏，那么它们肯定会被使用。但是，高温模块产生的功率昂贵。使它们目前不符合成本效益。

EnergyNumbers很好地解释了所涉及的热力学。由于卡诺（Carnot），您无法以这种方式收获大量动力。这也是为什么将珀尔帖模块的钱花在提高发动机效率/性能上的原因。但是，无论何时，高温废热都会存在，并且当热电变得具有成本效益时，您会在使用中看到它。

尽管人们可能会做广告，但只有想法/技术能够在成本效益分析中发挥自己的作用，才是“绿色”的。您必须查看整个图片；提供这种“绿色”能源消耗了多少美元和原材料。

如果您想自己发现它，可以使用一些高温模块进行定价和评估。请记住，列出的瓦数是消耗的功率，而不是发电功率。tetech.com

— ericnutsch
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