Moduły termoelektryczne – Polacy rozwijają przełomową technologię
Zespół naukowców z Akademii Górniczo-Hutniczej w Krakowie stworzył ogniwa termoelektryczne. Według zespołu z krakowskiej uczelni ich wydajność jest ponad 10-krotnie większa niż ogniw fotowoltaicznych o zbliżonych kosztach produkcji. Jak twierdzi AGH, termoelektryki to innowacja, w której liderami są polscy naukowcy.
Jak podkreślają badacze z Akademii Górniczo-Hutniczej (AGH) w Krakowie, tradycyjna energetyka wykorzystuje tylko około 40 proc. energii pochodzącej z węgla i innych paliw kopalnych, a reszta – 60 proc. – rozprasza się w postaci ciepła odpadowego. Właśnie to ciepło odpadowe może stanowić darmowe źródło energii, podobnie jak wiatr czy słońce. Wykorzystanie energii wygenerowanej przy okazji innego procesu – a do tego energii stanowiącej odpad – może poprawić wydajność przemysłu i obniżyć ceny energii dla konsumentów.
Według naukowców ciepło odpadowe może zastąpić znaczną ilość paliw kopalnych i przyczynić się do zielonej transformacji systemów energetycznych. Jak wyliczają, wykorzystanie potencjału tylko trzech największych źródeł ciepła odpadowego z Warszawy (m.in. z zakładu oczyszczania ścieków Czajka), czyli 3,3 TWh, pozwoliłoby na zapewnienie ciepła sieciowego dla około 380 tys. gospodarstw domowych.
Jedną z technologii, która pozwala przekształcać odpadową energię cieplną w energię elektryczną, są moduły termoelektryczne.
Termoelektryki z krakowskiego laboratorium
Inżynierowie z polskich ośrodków naukowych i firm opracowali niewielką wersję modułów termoelektrycznych, pozbawioną ruchomych elementów mechanicznych. Badania nad termoelektrykami od lat prowadzi zespół pod przewodnictwem prof. dr. hab. Krzysztofa Wojciechowskiego, kierownika Laboratorium Badań Termoelektrycznych na AGH w Krakowie. Naukowcy informują, że stworzyli przełomowe moduły termoelektryczne ponad 10-krotnie wydajniejsze niż ogniwa fotowoltaiczne – przy zbliżonych kosztach produkcji.
Według badaczy proces technologiczny wytwarzania termoelektryków, jak też koszt materiałowy nowego rozwiązania nie odbiegają od procesu i kosztów tworzenia elementu fotowoltaicznego o tożsamych rozmiarach. – Zważywszy na znacznie większą gęstość mocy konwerterów termoelektrycznych, cena za 1 W mocy elektrycznej powinna być znacznie korzystniejsza niż w przypadku paneli fotowoltaicznych – twierdzi prof. Krzysztof Wojciechowski.
Koszt produkcji modułów termoelektrycznych został obniżony – do porównywalnego do kosztu produkcji dzisiejszych paneli PV – dzięki zastąpieniu ceramicznych okładzin mniej kosztownymi i znacznie lepiej przewodzącymi ciepło stopami aluminium. Cena oraz wysoka wydajność według twórców powodują, że termoelektryczność jest jednym z ważniejszych polskich projektów ekologicznych.
Materiały termoelektryczne od warszawskiej firmy
Jak informuje zespół rozwijający technologię termoelektryków, liderem w dziedzinie materiałów termoelektrycznych jest warszawska firma GeniCore. Opracowała ona maszynę zajmującą zaledwie 3 m2, która może zrewolucjonizować ten obszar działalności.
Ziarna materiałów wytwarzanych w urządzeniu GeniCore mają rozmiary kilkudziesięciu nanometrów – kilkaset razy mniej niż grubość ludzkiego włosa. Do tak precyzyjnej produkcji firma wykorzystuje maszyny działające pod naciskiem 35 ton i natężeniem prądu rzędu kilku tysięcy amperów. GeniCore specjalizuje się w maszynach Spark Plasma Sintering, czyli w technologii spiekania, która ma umożliwiać szybkie i ekonomiczne wytwarzanie materiałów termoelektrycznych.
Nasze urządzenia wytwarzają materiały termoelektryczne, które pomogą uzyskiwać energię elektryczną bez użycia paliw kopalnych. Pozwolą korzystać z naturalnego ciepła, które już istnieje w naszym otoczeniu, na przykład ze słońca czy z różnych procesów przemysłowych, i zamieniać je na elektryczność. To nie tylko oszczędza energię, ale także dba o naszą planetę i dostarczy przyszłym pokoleniom więcej czystej energii – mówi dr inż. Marcin Rosiński z GeniCore.
Współpraca z agencjami kosmicznymi
Materiały GeniCore znajdują zastosowanie w wielu obszarach, np. produkcji zielonej energii elektrycznej z ciepła odpadowego, urządzeń zabezpieczających w przemyśle, zasilaczy dla sieci ciepłowniczej oraz czujników wycieku gazu w odległych miejscach. Technologia termoelektryczna daje m.in. takie korzyści jak możliwość pracy poza siecią, generowanie energii odnawialnej w trudno dostępnych miejscach, poprawa efektywności energetycznej i odzysk ciepła odpadowego.
Profesor Wojciechowski realizował dotąd projekty m.in. z firmami: Honda, Sasol Technology, EDF Polska, Synthos, Collins Aerospace Polska, General Electric, Aviation Polska. Z kolei GeniCore ma na swoim koncie współpracę z NASA i innymi agencjami kosmicznymi. Obecnie oferuje maszyny U-FAST Glovebox, które umożliwiają przygotowanie spiekanych proszków bez ekspozycji na atmosferę. Zamówienie na taką maszynę złożył już CNRS – ośrodek badawczy z Francji.
Firma współpracuje z 12 europejskimi partnerami. Obecnie realizuje badania w ramach projektu technologii termoelektrycznej START, którego łączny budżet to 9,2 mln euro. Koncentruje się on m.in. na redukcji zanieczyszczeń poprzez wykorzystanie odpadów górniczych.
redakcja@gramwzielone.pl
© Materiał chroniony prawem autorskim. Wszelkie prawa zastrzeżone. Dalsze rozpowszechnianie artykułu tylko za zgodą wydawcy Gramwzielone.pl Sp. z o.o.
Takich wynalazków nam potrzeba. Jakby się jeszcze dało to wdrożyć do produkcji …
Podobno w warunkach laboratoryjnych niemal wszystko jest możliwe, główny problem to produkcja masowa właśnie. Można sobie wyobrazić ściany w domach z materiałów termoelektrycznych. Zachowanie różnicy temperatur między wnętrzem i zewnętrzem wymagałoby niewielkiego dodatkowego zasilania. No ale ile by kosztowało wyprodukowanie takich ścian? Może taniej robić kilometrowe odwierty i mieć niewyczerpalne źródło energii.
Zamontowac pod asfaltem, dachem albo czarnym pudlem
Na czym polega działanie? Czy to się da wykorzystać w rozwiązaniach prywatnych, zamiast paneli fotowoltaicznych, skoro ciągle tu się do nich porównuje? Jaka jest tego wydajność w warunkach w temperaturze pokojowej? Czy jest jakiś efekt uboczny tego? Czy są jakieś plany na komercjalizację tego… artykuł, choć tematyka ciekawa, można skrócić do kilku zdań, na jedno by wyszło.
@zielony+ .. zapewne to są zwykłe ogniwa Peltiera dostępne na allegro, tylko zamieniono płytki ceramiczne na jakiś stop aluminium i wzięto kilka milinów E dotacji … właściwie to wprost o jedynej innowacji jest napisane w artykule .. 🙁
@nn: kilometrowe odwierty kosztują kosmiczne pieniądze, to główny czynnik hamujący rozwój geotermii.————–
Temat ciekawy a artykuł napisany tak, jakby miał być opublikowany w Pudelku. Warto opisać, jakie są zasadnicze różnice między tym, co jest teraz na rynku a tym, co daje tą dziesięciokrotnie wyższą wydajność.
Dużo bełkotu a zero konkretów, wygląda na typowy startup. Za rok powiedzą że nie wyszło, kasa się rozejdzie i koniec tematu.
Jak każde ogniwo termoelektryczne potrzebuje ciepła i chłodu jak wysyłali Voyagera to mieli to z jednej strony ciepło od rozpadającego się plutonu a z drugiej przestrzeń kosmiczna z zerem absolutnym i to działało ale jaką różnice temperatur uda się osiągnąć na ziemi bez udziału zewnętrznego?.
Znając życie jak to ma się w Polsce to sprzedadzą lub powiedzą że to się nie opłaca potem oddadzą za grosze a ktoś inny zbije na tym kasę . Było wiele takich sytuacji : termy , gaz łupkowy , husaria arinera , lekki czołg pl-01 i wiele innych . W Polsce co się opłaca według polityków to ściągać zużyte czołgi , samoloty , wiatraki ,statki itd. przyczyn czyjeś podwórko się posprząta a przy tym jeszcze kasę się wydać ot takie polskie myślenie . Było jeszcze wiele innych projektów gdzie to trafiło albo do arabów albo ssmanców lub Włochów
Teraz pytanie brzmi: czy wybudują w Polsce jakieś fabryki, będą polskie firmy, marki produkty, czy sprzedadzą patenty amerykańcom, wybudują sobie wille i kupią ferrari napędzane benzyną.
Jeśliby takie moduły umieścić pod asfaltowym parkingiem dla samochodów osobowych – czy uległyby zniszczeniu? Jeśli różnica temperatur między tym asfaltem a podłożem w słoneczny dzień wynosiłaby 20 stopni – to ile energii elektrycznej wytwarzałyby ów ogniwa? Gdyby je umieścić na kanale wentylacyjnym o powierzchni 2m2 dla odprowadzanego ciepła odprowadzane z lodówek sklepowych ile wytwarzałyby prądu przy różnicy temperatury 20 stopni? A ile wytworzyłyby energii elektrycznej z ciepła komina scyzorykowej elektrociepłowni? Kiedy można spodziewać się produkcji na skalę przemysłową?