Революция в транспорта: Отпадната топлина от автомобилите и самолетите се превръща в електричество

Ефективността на двигателите с вътрешно горене е само 25%, като се губи три четвърти от енергията, съдържаща се в бензина. Новият термоелектричен генератор може да я възстанови под формата на електричество.

Компактен термоелектрически генератор, създаден от изследователи от Държавния университет на Пенсилвания, може да преобразува топлината от отработените газове на автомобилите, хеликоптерите и безпилотните летателни апарати (БЛА) в използваема електрическа енергия. Прототипът, разработен от екипа, постига мощност от 40 W, достатъчна за захранване на електрическа крушка, се казва в съобщение за пресата.

Добре известно е, че ефективността на двигателите с вътрешно горене, които обикновено задвижват превозните средства, е само около 25%. С други думи, когато използваме автомобила, три четвърти от енергията, налична в бензина, се губи и се изхвърля под формата на топлина.

Тъй като светът страда от нарастващите въглеродни емисии и изостава в развитието на технологиите за чиста енергия, които евентуално могат да заменят изкопаемите горива, има нужда от по-ефективни технологични мерки, които могат да помогнат за намаляване на емисиите от съществуващите технологии.

Изследователският екип от катедрата по машиностроене работи за подобряване на преобразуването на енергията на двигателите, задвижвани с бензин, с помощта на термоелектрически генератор, който превръща отпадната топлина в енергия.

Проблемите на термоелектрическите генератори

Термоелектрическите генератори използват температурната разлика, наложена върху даден материал, и я превръщат в енергия. Концепцията съществува от дълго време и обикновено използва полупроводникови материали за постигане на тази цел.

Конструкцията на тези генератори обаче е сложна и разчита на външна система за охлаждане, за да се поддържа температурната разлика. Това изисква използването на система за охлаждане на водна основа, което увеличава размера на генератора и го прави по-малко гъвкав за използване.

Изследователският екип, ръководен от Уенджи Ли и Бед Пудел от Държавния университет на Пенсилвания, отстранява тези недостатъци с иновативен подход към дизайна.

Термоелектрически генератор с топлообменници

Вместо да разчитат на система за охлаждане на водна основа, изследователите са избрали топлообменници, подобни на тези в климатиците, за да улавят топлината, отделяна от ауспусите.

Термоелектрическият генератор е изработен от полупроводниковия материал бисмут-телурид, а екипът е добавил и допълнителен компонент – радиатор към конструкцията. Ролята на радиатора е да увеличи температурната разлика на системата, което е пряко свързано с количеството генерирана енергия.

Прототипът на генератора постига мощност от 40 W, което е достатъчно за захранване на електрическа крушка. По-важното обаче е, че изследователите са установили, че условията на висок въздушен поток в изпускателните тръби спомагат за подобряване на енергийната мощност на генератора.

Тъй като системата може да бъде интегрирана в изпускателните отвори и не зависи от допълнителна охладителна инфраструктура, тя може да бъде монтирана и на сега съществуващите превозни средства. Изследователите са уверени, че това ще проправи пътя за вграждане на термоелектрически устройства в ежедневните превозни средства и ще помогне за възстановяване на енергията, която иначе се губи.