Un nou motor termic produce electricitate mai eficient decât turbinele cu abur

Potrivit Energy Daily, motorul termic proiectat de oamenii de știință este o celulă termovoltaică (TPV), și funcționează similar cu panourile solare.

Dispozitivul captează fotonii de la o sursă puternică de căldură și îi convertește în energie electrică.

Motorul termic poate produce electricitate în mod eficient atunci când este expus la temperaturi între 1.900 și 2.400 de grade Celsius.

Sursă foto: Energy Daily

Echipa din spatele proiectului și-a propus să implementeze celulele TPV într-o baterie termală la scară largă, pentru a putea alimenta sistemul public de electrificare.

Astfel, motorul termic va putea capta energia în exces provenită din sursele regenerabile, precum soarele, pe care o va stoca apoi în baterii cu grafen foarte bine izolate.

Celulele TPV vor putea converti căldura în electricitate, pe care o pot furniza sistemului public de electrificare în zile noroase, de exemplu.

Echipa a reușit să demonstreze cum funcționează fiecare componentă în parte, însă plănuiește să asambleze un sistem întreg pentru a îl putea testa.

Asegun Henry, Robert N. Noyce Career Development Professor în cadrul Departamentului de Energie Mecanică a MIT, a declarat că „celulele termovoltaice au fost ultimul pas pentru demonstrarea faptului că bateriile termice sunt un concept fezabil. Acesta este un pas critic în procesul de accelerare al adopției surselor regenerabile pentru a putea decarboniza sistemul public de electrificare.”

Peste 90% din electricitatea din lume provine din surse pe bază de căldură, cum ar fi centratele pe gaze sau cărbuni, iar turbinele cu aburi au fost folosite în ultimul secol pentru a transforma aceste surse de căldură în electricitate, cu o eficiență de 35%.

Cel mai eficient motor termic din prezent are o eficiență de 60% a conversiei căldurii în electricitate, însă este format din componente în mișcare sensibile la temperaturi ridicate.

Cercetătorii au încercat în ultimii ani să depășească acest obstacol, dezvoltând motoare termice solide mai fiabile.

„Unul dintre avantajele convertoarelor de energie fără părți în mișcare este acela că pot opera la temperaturi mai mari cu costuri minime de întreținere, întrucât sunt solide. Ele doar stau acolo și furnizează energie electrică”, a explicat Henry.

El și colegii lui s-au concentrat pe dezvoltarea unei celule TPV care să poată captura fotonii din surse care generează căldură la temperaturi foarte ridicate, lucru care ar trebui să permită convertirea mai eficientă a energiei.

Celula lor TPV este formată din trei componente, anume un aliaj cu o bandă interzisă mai mare, un aliaj cu o bandă interzisă mai mică, aflată dedesubt, iar ultimul strat conține o oglindă din aur.

Eficiența acestui sistem vine din faptul că primul strat captează fotonii de înaltă energie, iar cei care trec de primul strat sunt absorbiți de al doilea. Dacă există fotoni care trec și de acest strat, ei sunt respinși de către oglindă și ajung înapoi la sursa de căldură, fără a se pierde energia.

Cercetătorii au testat dispozitivul cu o lampă de temperatură înaltă, pe care au concentrat-o asupra celulei TPV și au modificat intensitatea becului pentru a verifica eficiența.

Rezultatele au arătat faptul că noul motor termic are o eficiență de aproximativ 40% între 1.900 și 2.400 de grade Celsius.

Echipa speră să poată scala sistemul pentru a putea permite înlocuirea centralelor pe bază de combustibili fosili, decarbonizând astfel sistemul de electrificare.