Превратить тепловую энергию в электрическую
Схема преобразования энергии: полное руководство и примеры
Как известно, основная часть электроэнергии вырабатывается за счет сжигания ископаемого сырья. Полученное при этом тепло используется, например, для образования пара, который крутит турбину, присоединенную к генератору. Таким образом, главным методом получения электричества является непрямое преобразование тепла, сопряженное с весьма существенными энергетическими потерями. Если бы нам удалось хотя бы незначительно уменьшить эти потери, это означало бы огромную экономию топлива и существенное снижение выбросов углекислого газа», — поясняет Арунава Майумдар из Калифорнийского университета в Беркли. Между тем метод прямого преобразования тепла в электроэнергию известен аж с первой половины XIX века, когда Томас Зеебек установил, что избирательное нагревание или охлаждение точки контакта двух проводников, имеющих различные химические свойства, сопровождается появлением электродвижущей силы термо-ЭДС. Попросту говоря, на противоположных концах проводников возникает напряжение, а если их замкнуть, в цепи начнет течь электрический ток.
Среди множества приборов, которые позволяют получать электроэнергию особое место занимают устройства, позволяющие выполнять преобразование тепловой энергии в электрическую. Их основной задачей является прямое преобразование одного вида энергии в другой с минимальным количеством различных промежуточных звеньев. Одновременно, решается задача по увеличению коэффициента полезного действия данного процесса. Устройство-преобразователь состоит из нагреваемых элементов и генератора электрической энергии. Для изготовления нагреваемых элементов используется мягкий магнитный материал, точка Кюри у которого понижена.
Итак, на планете Земля намечается технологический прорыв: разработано новое термоэлектрическое устройство с использованием наностолбиков нитрида галлия на кремниевой подложке, которое значительно повышает эффективность преобразования тепла в электричество. Даже если просто использовать новую разработку для того, чтобы собирать теряемую впустую тепловую энергию, это позволит сэкономить около миллиардов долларов в год в одних только США. А в мировом масштабе — сотни миллиардов.
