Országként országunkban az energiára költenek több mint fele pazarolásra kerül - állítja a Lawrence Livermore Nemzeti Laboratórium jelentése.
Az egyik fő bűnös a hő. Az olyan gyárak, mint például az acélmalmok, óriási energiát bocsátanak ki hő formájában - de ez a hő szinte mindig kilép a légkörbe, ahol nem sok mindent képes megtenni.
A Massachusetts Institute of Technology és a Stanford University között együttműködő tudóscsoport azonban új típusú akkumulátort fejlesztett ki, amely elősegítheti a hőszivattyú kihasználását és visszavezetését a hálózatba, egy kevésbé ismert elv előnyeinek felhasználásával, amelyet úgy hívnak, hogy a termogalván hatás.
Mostanáig a hulladékhő átalakításával kapcsolatos kutatások nagy része a termoelektromos energiára összpontosított. Például a hőelektromos generátorok népszerűsége egyre növekszik az elmúlt néhány évben. A rendszerek elektronokat mozgatnak egy vezető anyag, például fém forró oldaláról a hűvös oldalra; ha egyszer ott vannak, az elektronok átalakíthatók áramellátó eszközökké vagy tölthetnek akkumulátort. A generátorokat olyan dolgok táplálására használják, mint a gázvezetékek rádió- és telemetriai rendszerei, a pilóta nélküli kutatási helyszínek tartalék áramforrásai, és még a Mars Curiosity rover megújuló energiaforrásaiként is.
A rendszer annyira ismert és jól kutatott, hogy már a fogyasztóbarát termékekben is felhasználják, beleértve a népszerű BioLite CampStove-t.
De Yi Cui, a Stanfordi egyetemi docens, aki elősegítette az új akkumulátor fejlesztését, a termoelektromos generátorok nem tudnak megfelelő energiát gyűjteni olyan nagy növényekből és gyárakból, amelyek nem forrnak meg olyan mértékben, mint például egy tábortűz.
Például az acélmalomból származó hulladékhő nem elég meleg (vagy az akkumulátort nem lehet eléggé lehűteni) ahhoz, hogy a termoelektromos reakció működjön.
A CI-vel szorosan együttműködve, amelyet Gang Chen, a termoelektromos mély háttérrel rendelkező kutató vezetésével dolgozott ki, Cui ehelyett kifejlesztett egy akkumulátort, amelyet kifejezetten az úgynevezett „alacsony minőségű” hőre gondoltak.
Az új koncepció egy meglehetősen szokásos, pozitív és negatív elektródával rendelkező víz alapú akkumulátor körül helyezkedik el. A csapat üres akkumulátort helyezett egy nagy hulladékhővel rendelkező helyre, majd elkezdett feltölteni. Miután az akkumulátor teljesen feltöltődött, lehűtöttük szobahőmérsékletre, amely időpontban lemerült - és a lehűtött akkumulátor több energiát képes lemeríteni, mint amennyit beletettünk.
Ez a hőemágneses jelenség a munkahelyen.
"A hőmérsékletváltozás megváltoztatja a szabad energia mennyiségét, és a teljesítmény nagyban változik" - mondja Cui. Valójában az akkumulátor energiát vesz fel a hulladékhőből - egyébként pazarolt energia, amelyet vissza lehet vezetni a hálózatba.
Az akkumulátorok - a termoelektromos rendszerekkel ellentétben - jelenleg nem képesek teljesen lekapcsolni a hálózatról, mivel töltésükhöz közvetlen áram szükséges. Az ötlet azonban az, hogy ehhez kevesebb energiát kell felhívnia a rácsra.
A csapat továbbra is kísérletezik azzal, hogy milyen gyorsan tudja melegíteni és lehűteni az elemeket, és hányszor lehet egy cellát megkerülni, mielőtt elköltik. A laboratóriumban néhány órát vesz igénybe, amíg az akkumulátor befejezi az egyik töltési és kisütési ciklust. A csapat több mint 50 cikluson keresztül egyetlen cellát sem nyomott meg.
Jelenleg nincs tisztában azzal, hogy mekkora energiát képes előállítani egy olyan rendszer, mint Cui. Cui végül több cellát tervez, amelyek telepíthetők egy gyárba. Amint az egyik cella hőmérséklete megemelkedik a hulladékhőnek való kitettség miatt, egy másik mozog a hűtési ciklusba.
"Feleik felük magas hőmérsékleten töltik fel, és felük alacsony hőmérsékleten töltik le" - mondja.
Jelenleg az elsődleges cél a gyárban előállított hulladékhő, de Cui szerint a rendszert a jövőben másutt is alkalmazhatják. A csapat kísérletezhet más akkumulátorral, például a kandalló vagy a kemence által előállított hőszabályozó elemekkel, amelyek lehetővé teszik a hőhatású hőhatás magasabb hőszinteken történő alkalmazását.
Abban az időben, amikor az energiagyűjtő rendszerek már a tengerentúlon is megszokottá válnak, a Cui-hez hasonló rendszerek felbecsülhetetlen értékűek lehetnek az új energia birodalmak felfedezéséhez az Egyesült Államokban. A következő néhány évben a londoni metróból származó hőt mintegy 1400 ház melegítésére használják fel. És Dánia energia nagy része hulladékhőből származik.
Az ilyen találmányokkal elkezdhetjük felzárkózni.
