Generación secundaria de energía eléctrica en el escape de un automóvil a través de una celda Peltier de 12 V

Abstract

En el presente trabajo se relaciona con la generación de energía eléctrica en el escape de un automóvil a través de celdas Peltier para aprovechar el calor generado por el automotor durante su funcionamiento. Se escogió como vehículo de estudio al modelo Kia Picanto 2008, por disponibilidad de los autores. Mediante el uso de un circuito electrónico conformado por celdas Peltier, módulos de regulación de voltaje (TP4056, STEP-UP DC/DC 5V USB, y STEP UP MT3608) más una batería auxiliar de Li-ion, se pudo realizar la carga de un dispositivo móvil con 3.7 (V) nominales de salida. Para conseguir dicho objetivo se realizaron pruebas controladas sobre las celdas antes de ser sometidas a condiciones de trabajo, y se comprobó su normal funcionamiento ante diferentes gradientes de temperatura. Las pruebas fueron realizadas en dos fases, una de pruebas y otra de funcionamiento en condiciones de trabajo. En la fase de pruebas se midió el voltaje obtenido en las celdas al ser sometidas a una fuente externa de calor; obteniendo 1.1 (V) cuando se aplica calor mediante un cautín, y 2.2 (V) cuando se añade hielo a la cara opuesta de la celda Peltier para aumentar el gradiente térmico. En las mediciones de condiciones de trabajo, se midió el voltaje alcanzado por las celdas en distintas configuraciones, para determinar el número ideal de celdas necesarias para la aplicación de este trabajo. Además, se empleó papel aluminio para envolver al conjunto de celdas para garantizar una mayor absorción de calor desde el múltiple de escape del vehículo hacia las celdas y mejorar su eficiencia térmica. Se determinó experimentalmente la eficiencia térmica de dichas celdas a través de la diferencia de temperatura en relación del voltaje de entrada sobre las mismas en el vehículo. Se concluye que para carga de un celular con dos ciclos completos es necesario utilizar 5 celdas Peltier y utilizando un circuito que incluye una batería auxiliar de Li-ion 8000 mAh, obteniendo una eficiencia térmica del 27%.