A gázüzemű autók belsőégésű motorjai sok energiát termelnek, ám nem igazán hatékonyak, mivel az általuk fogyasztott energia nagy része (becslések szerint háromnegyede) melegedést okoz és a kipufogócsövön keresztül távozik.
Tudósok ezért kezdtek foglalkozni a kérdéssel: mi lenne, ha az elpazarolt hőkibocsátás egy részét vissza lehetne nyerni és hasznosítani, tehát a már meglévő energiával növelni minél nagyobb mértékben a járművek hatékonyságát. Az ötlet nem új, de csak korlátozott előrelépések történt, főként a költséghatékonysági kihívások miatt.
Autóra, helikopterre is jó
Most Pennsylvania Egyetem kutatói állítják, hogy létrehoztak egy olyan eszközt, amely képes a kipufogógáz hőjét elektromos árammá alakítani. A fejlesztés további különlegessége, hogy viszonylag egyszerű felépítéssel rendelkezik, így nemcsak a meglévő autó kipufogócsövéhez csatlakoztatható, hanem akár más járművek, például helikopterek kipufogónyílásaihoz is.
A korábbi prototípus termoelektromos generátor 40 watt maximális teljesítményt tudott produkálni, ami egy villanykörte táplálásához elegendő. A termoelektromos generátorok működése a hőmérsékleti gradiensekre támaszkodik. A működési elv leegyszerűsítve, hogy amikor az eszközt egy egyébként veszendőbe menő hőt termelő tárgy közelébe helyezik vagy rárakják, akkor az elektronok a meleg oldalról a hideg oldalra húzódnak, elektromos áramot hozva létre.
A Pennsylvania Egyetem kutatói bizmut-telluridból készült félvezetőt használtak ennek a folyamat elősegítésére. A fő kihívás a hőmérséklet-különbség fenntartása volt. Beavatkozás nélkül a generátor hideg része is elkezd ugyanis melegedni, ami az áramtermelés elvesztését okozza. A korábbi megoldások vízhűtéssel próbálkoztak. A kutatók szerint azonban ez túl sok komplikációt okoz, bonyolultabbá és túl naggyá teszi az eszközt.
A mostani kutatás célja egy praktikus darab létrehozása volt, ezért viszonylag egyszerű hűtőbordát használtak, amelynek hengere bordaszerű kiemelkedésekkel rendelkezik. Ez körbeveszi a kipufogócsövet, és kényszerkonvekcióval további felületet biztosít a hő elvezetéséhez. A mozgó, környezetből származó levegő vezeti tehát el a hőt.
Háromszoros hatékonyság
Ez gyors járműben magától értetődően végbemegy. A nagy sebesség szimulálásakor a kutatók azt találták, hogy termoelektromos rendszerük akár 56 watt teljesítményt is képes előállítani, ha autó normál sebességgel halad. Helikopterek esetében pedig még komolyabb eredményt sikerült elérni: az autós kibocsátás közel háromszorosát, 146 Wattot.
A publikált eredmények szerint a kutatók remélik, hogy eszközüket hamarosan gyakorlatban is lehet alkalmazni, hiszen egyre több autógyártó kénytelen figyelembe venni a zöld átállás hozta szigorúbb szabályozásokat.
