Polscy naukowcy opracowali wydajne moduły termoelektryczne
Naukowcy z AGH w Krakowie, Sieci Badawczej Łukasiewicz oraz Instytutu Fizyki PAN w Warszawie opracowali moduły termoelektryczne o gęstości mocy ponad dziesięciokrotnie przewyższającej ogniwa fotowoltaiczne. Teraz chcą znaleźć inwestorów, zautomatyzować ich produkcję i obniżyć koszty ich wytworzenia.
Jak czytamy w komunikacie prasowym Akademii Górniczo-Hutniczej, jedynie ok. 40% energii pochodzącej m.in. ze spalania węgla i węglowodorów jest wykorzystywane, pozostałe 60% rozprasza się w powietrzu w postaci ciepła odpadowego. W efekcie aby zaspokoić zapotrzebowanie na prąd, musimy spalać więcej surowców, przyczyniając się w ten sposób do negatywnych zmian klimatycznych i wysokich kosztów paliw. Są jednak technologie, które umożliwiają przekształcenie odpadowej energii cieplnej w energię elektryczną, jak np. pozbawione ruchomych elementów mechanicznych i niewielkie gabarytowo moduły termoelektryczne. Są one pod pewnymi względami podobne do ogniw fotowoltaicznych, gdyż ich integralną część stanowią elementy mające formę niewielkich, połączonych szeregowo kostek półprzewodnikowych. AGH pisze dalej, że w typowych konstrukcjach elementy termoelektryczne umiejscowione są pomiędzy ceramicznymi okładzinami, które pełnią rolę izolatora, dlatego przy podgrzewaniu jednej z okładzin i chłodzeniu drugiej powstaje napięcie elektryczne i wytwarzany jest przepływ prądu.
Generatory termoelektryczne stosuje się m.in. w sondach i łazikach kosmicznych. Na drodze ich upowszechnienia stoi jednak wysoka cena podzespołów termokinetycznych oraz niekorzystny stosunek kosztu instalacji do wartości wytworzonej przez nią energii. O ile w przypadku przemysłu kosmicznego nie stanowi to przeszkody z racji ograniczonych metod produkowania prądu, o tyle w warunkach przemysłowych cena ma ogromne znaczenie. Polscy naukowcy postanowili to zmienić.
Kierownikiem badań był prof. dr hab. inż. Krzysztof Wojciechowski z Wydziału Inżynierii Materiałowej i Ceramiki AGH. Do zespołu należeli również naukowcy z Sieci Badawczej Łukasiewicz oraz Instytutu Fizyki PAN w Warszawie. Jak podaje AGH w komunikacie, zespołowi specjalistów udało się opracować i wytworzyć prototypowe moduły termoelektryczne o gęstości mocy zbliżonej do 2,5 kW/m2, co daje im dziesięciokrotną przewagę w tym względzie nad komercyjnymi ogniwami fotowoltaicznymi.
„Zważywszy na znacznie większą gęstość mocy konwerterów termoelektrycznych, cena za 1 W mocy elektrycznej powinna być też znacznie korzystniejsza niż w przypadku paneli fotowoltaicznych.” – ocenia prof. Wojciechowski.
Naukowcy informują, że udało im się znacząco obniżyć koszt modułów w stosunku do komercyjnych odpowiedników m.in. dzięki zastąpieniu ceramicznych okładzin mniej kosztownymi i znacznie lepiej przewodzącymi ciepło stopami aluminium. Zaznaczają też, że stopy aluminium są łatwiej formowalne niż ceramika, dzięki czemu można konstruować moduły o niemal dowolnych kształtach dostosowanych do danego systemu odzysku ciepła.
Dla upowszechnienia opracowanej technologii niezbędne jest obniżenie kosztów wytworzenia konwerterów. Zdaniem naukowców, automatyzacja i masowość produkcji pozwoliłaby na obniżenie kosztów wytworzenia co najmniej do poziomu powszechnie dostępnej fotowoltaiki. Poszukiwany jest zatem inwestor.
„Firmy produkujące bądź rozwijające technologie termoelektryczne istnieją obecnie tylko w Chinach, Stanach Zjednoczonych, Ukrainie i Rosji. Na rynku europejskim praktycznie nie ma konkurencji, więc jest szansa na dobry zysk. Bardzo bym chciał, żeby znalazł się w Polsce ktoś, kto uzna, że cel jest wart ryzyka, i zbuduje prototypową linię produkcyjną. Jeżeli uda się uzyskać niskie koszty wytworzenia modułów termoelektrycznych, możemy naszymi produktami podbić świat.” – mówił w komunikacie prof. Wojciechowski.
