Silniki parowe to pieśń odległej przeszłości i można je zobaczyć co najwyżej w muzeum kolejnictwa, czy w westernach, prawda? Otóż nie prawda. To dzięki nim mamy energię elektryczną w naszych gniazdkach. I nie ważne, czy to elektrownia węglowa, których mamy za dużo, czy atomowa, której potrzebujemy bardziej, niż ryba wody. Otóż w obydwu tych typach elektrowni energia cieplna — czy to ze spalania węgla, czy generowana przez reakcje atomowe — ogrzewa wodę, która intensywnie paruje. Następnie uwolniona para pod olbrzymim ciśnieniem obraca potężnymi turbinami prądotwórczymi. Można więc powiedzieć, że obecna epoka cyfrowa istnieje tylko dlatego, że tak naprawdę nigdy nie wyszliśmy z epoki pary. To się jednak może zmienić dzięki ogniwom termofotowoltaicznym.
Ogniwo termofotowoltaiczne
Naukowcy z MIT i amerykańskiego Narodowego Laboratorium Energii Odnawialnej (NREL) z powodzeniem opracowali i zademonstrowali ogniwo termofotowoltaiczne (TPV), które może przekształcać ciepło w energię elektryczną w sposób bardziej efektywny niż tradycyjne turbiny parowe. Warto tu podkreślić, że to nie jest to samo, co ogniwo Peltiera: to nie generuje energii z ciepła, a z różnicy temperatur pomiędzy dwoma różnymi przewodnikami. Nie wystarczy więc go grzać, a trzeba także chłodzić. Efekt również nie jest zbyt spektakularny, Jednak dzięki temu, że cały proces jest odwracalny, to dostarczając do niego energię, jedna strona ogniwa się schładza, a druga podgrzewa. Efekt ten jest wykorzystywany w lodówkach turystycznych.
Zobacz też: Coraz więcej Polaków popiera budowę elektrowni atomowych
Wróćmy jednak do ogniwa termofotowoltaicznego, które nie ma nic wspólnego z efektem Peltiera, zahaczając przy tym jeszcze o turbiny parowe: efektywność tych wynosi średnio 35%. Czy to dużo? W porównaniu do wielu technologii tak. Wciąż to jednak oznacza, że aż 65% spalonego węgla w elektrowniach jest zmarnowane. Do tego same turbiny wymagają…. chłodzenia. Są także wielkimi, skomplikowanymi układami, które z czasem ulegają coraz to większej liczbie awarii. Natomiast ogniwa termofotowoltaiczne są o wiele… prostsze. Ich działanie polega na wychwytywanie wysokoenergetycznych fotonów ze źródeł o wyższej temperaturze dzięki zastosowaniu materiałów o wyższej przerwie pasmowej. Przekładając to na bardziej zrozumiały język: wykorzystują one promieniowanie podczerwone. W testach przeprowadzonych w temperaturze od 1900 do 2400 stopni Celsjusza ogniwo termofotowoltaiczne utrzymało sprawność na poziomie około 40 procent. Wcześniejsze prototypy były w stanie osiągać sprawność na poziomie około 20%, co także było dobrym wynikiem, jednak dwukrotny skok wydajności w tak krótkim czasie naprawdę dobrze rokuje. W ten sposób energię elektryczną można by wytwarzać bez konieczności zmiany stanu skupienia wody, który także pochłania sporą część energii, a zwyczajnie paląc węglem w piecu, lub pozwalając reakcjom atomowym na rozgrzewanie jakiegoś pręta. Mało tego, można by zaczęć odzyskiwać zmarnowaną energię: na przykład zastosować takie ogniwa w hutach, lub bezpośrednio w chłodnicach innych maszyn, które mają kontakt z ekstremalnymi temperaturami. Najważniejsze jest jednak to, że według badaczy produkcja takich ogniw powinna być możliwa z wykorzystaniem obecnych zakładów produkujących ogniwa fotowoltaiczne przy zaledwie niewielkiej modernizacji.
Źródło: TechSpot