Dispozitiv fără piese în mișcare, poate converti căldura în electricitate cu eficiență superioară unei turbine cu abur

Dezvoltate și perfecționate încă de la începutul secolului trecut, turbinele cu abur încă sunt folosite în orice centrală termoelectrică sau nucleară pentru convertirea energiei termice în mișcare și apoi electricitate. Problema este că, oricât de rafinat ar fi, sistemul este mult prea complex și ineficient, mult mai puțin de jumătate din energia produsă sub formă de căldură ajungând efectiv în rețeaua de electricitate.

Având ca principal argument designul incomparabil mai simplu, mai compact și mai puțin costisitor de pus în aplicare, modulul termovoltaic dezvoltat de inginerii laboratorului National Renewable Energy Laboratory (NREL) din cadrul institutului MIT, oferă o rată de conversie a energiei termice la electricitate ușor superioară turbinelor cu abur. Dezavantajul este că acestea nu pot lucra cu abur supraîncălzit și la volum mare, ci au nevoie de căldură și concentrată, la temperaturi atât de mari încât ar topi o turbină convențională. Concret, sistemul are nevoie de o sură de căldură care să livreze în intervalul 1900 – 2400 °C, direct către elementul de conversie care funcționează după un principiu oarecum asemănător panourilor votovoltaice.

Denumite celule termofotovoltaice (TPV), dispozitivele sunt cu mult mai compacte decât panourile solare convenționale, scopul acestora fiind de a converti în electricitate căldura concentrată într-un focar foarte îngust. Problema este, de unde vine această sursă de energie la temperatură înaltă.

Aparent, o sursă viabilă de energie este chiar lumina solară, acumulată folosind concentratoare de forma unor oglinzi către un focar în care se află respectivul element TPV. Există chiar și varianta acumulării de căldură în „baterii” cu grafit special concepute pentru acest scop, spre a fi eliberată atunci când este nevoie.

Deocamdată, primele module TPV experimentale au dimensiuni miniaturale, suprafața de captare/conversie a energiei nedepășind 1 cm². Totuși, profesorul care a condus echipa de cercetători susține că celulele TPV pot fi dimensionate pentru a acoperi suprafețe mult mai mari, cum ar fi 10.000 metri pătrați, o instalație suficient de compactă pentru a încăpea într-o hală livrând suficientă electricitate pentru alimentarea unei întregi comunități.

Un alt argument în favoarea generării de electricitate prin sisteme termofotovoltaice este impactul redus asupra mediului înconjurător, un astfel de echipament putând fi construit și instalat într-un spațiu mai redus și cu mult mai puțin consum de materiale decât o termocentrală convențională.

„Celulele termofotovoltaice au fost ultimul pas pentru a demonstra că bateriile termice sunt un concept viabil”. „Tehnologia este sigură, ecologică în ciclul său de viață și poate avea un impact extraordinar asupra reducerii emisiilor de dioxid de carbon din producția de electricitate”, susțin cercetătorii implicați în acest proiect.