Μηχανικοί του MIT σχεδίασαν κινητήρα που μετατρέπει τη θερμότητα σε ηλεκτρική ενέργεια με απόδοση άνω του 40%

Οι μηχανικοί του MIT και του Εθνικού Εργαστηρίου Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας (NREL) έχουν σχεδιάσει έναν θερμικό κινητήρα χωρίς κινούμενα μέρη. Μετατρέπει τη θερμότητα σε ηλεκτρική ενέργεια με απόδοση άνω του 40% -- καθιστώντας το πιο αποδοτικό από τους ατμοστρόβιλους, οι οποίοι αποτελούν το βιομηχανικό πρότυπο, σύμφωνα με το MIT Technology Review.
Η εφεύρεση είναι ένα θερμοφωτοβολταϊκό στοιχείο (TPV), παρόμοιο με τα φωτοβολταϊκά στοιχεία ενός ηλιακού πάνελ, που συλλαμβάνει παθητικά φωτόνια υψηλής ενέργειας από μια λευκή πηγή θερμότητας (white-hot heat source). Μπορεί να παράγει ηλεκτρική ενέργεια από πηγές θερμότητας που φτάνουν τους 1.900 έως τους 2.400 C -- θερμοκρασία πολύ ζεστό για χρησιμοποιηθεί από τους τους στρόβιλους, με τα κινούμενα μέρη τους.

Η προηγούμενη απόδοση ρεκόρ για μια κυψέλη TPV ήταν 32%, αλλά η ομάδα βελτίωσε αυτήν την απόδοση χρησιμοποιώντας υλικά που είναι σε θέση να μετατρέπουν φωτόνια υψηλότερης θερμοκρασίας και ενέργειας υψηλότερης ενέργειας. Οι ερευνητές σχεδιάζουν να ενσωματώσουν τα κύτταρα TPV σε μια θερμική μπαταρία η οποία θα συνδεόταν με το ηλεκτρικό δίκτυο. Το σύστημα θα απορροφάει την περίσσεια ενέργειας από ανανεώσιμες πηγές όπως ο ήλιος και θα αποθηκεύει αυτήν την ενέργεια σε πολύ μονωμένες τράπεζες θερμού γραφίτη. Οι κυψέλες θα μετέτρεπαν τη θερμότητα σε ηλεκτρική ενέργεια και θα την απέστειλαν στο ηλεκτρικό δίκτυο όταν χρειαζόταν.

Οι ερευνητές έχουν πλέον επιδείξει με επιτυχία τα κύρια μέρη του συστήματος σε πειράματα μικρής κλίμακας. τα πειραματικά κύτταρα TPV είναι περίπου ένα τετραγωνικό εκατοστό (1 cm²). Εργάζονται για να ολοκλρηρώσουν την κατασκευή του θερμικού κινητήρα, για να επιδείξουν ένα πλήρως λειτουργικό σύστημα. Από εκεί, ελπίζουν να πετύχουν την πλήρη αντικατάσταση των μονάδων ορυκτών καυσίμων στο ηλεκτρικό δίκτυο με αυτές τις πρωτοποριακές θερμικές μηχανές. Ο συν-συγγραφέας της εργασίας, Asegun Henry, καθηγητής μηχανολογίας, οραματίζεται κύτταρα TPV εμβαδού περίπου 10.000 τετραγωνικών ποδιών να λειτουργούν σε κλιματιζόμενες αποθήκες για να αντλούν ενέργεια από τεράστιες τράπεζες αποθηκευμένης ηλιακής ενέργειας.