כמדינה, יותר ממחצית ממה שאנחנו מוציאים על אנרגיה הולך לבזבז, על פי דו"ח של המעבדה הלאומית לורנס ליברמור.
אחד האשמים העיקריים הוא החום. מפעלים, כמו טחנות פלדה, מפטרים כמות עצומה של אנרגיה בצורה של חום - אבל החום הזה כמעט תמיד בורח לאטמוספרה, שם הוא לא יכול להועיל.
אולם צוות מדענים העובד בשיתוף פעולה בין מכון הטכנולוגי של מסצ'וסטס ואוניברסיטת סטנפורד, פיתח סוג חדש של סוללה שיכולה לסייע לרתום את פליטת החום ולהעביר אותה חזרה לרשת, תוך ניצול העיקרון הפחות ידוע המכונה האפקט התרמוגלווני.
עד כה, מרבית המחקר סביב המרת חום פסולת התמקד בכוח תרמו-אלקטרי. גנרטורים תרמיים, למשל, גדלים בפופולריות רבה במהלך השנים האחרונות. המערכות מעבירות אלקטרונים מהצד החם של חומר מוליך, כמו מתכת, לצד הקריר; ברגע שיש שם, ניתן להמיר אלקטרונים לזרם למכשירי חשמל או להטעין סוללה. הגנרטורים רגילים להניע דברים כמו מערכות רדיו וטלמטריה על צינורות גז, כמקורות כוח לגיבוי לאתרי מחקר בלתי מאוישים, ואפילו כמקור הכוח המתחדש ברובר סקרנות מאדים.
המערכת כל כך ידועה ונחקרת היטב שהיא כבר בשימוש במוצרים הפונים לצרכן, כולל ה- BioLite CampStove הפופולרי.
אך לדברי יי קואי, פרופסור חבר בסטנפורד שעזר להוביל פיתוח בסוללה החדשה, גנרטורים תרמו-אלקטרוניים אינם יכולים לקצור אנרגיה מספקת מפעלים גדולים ומפעלים שאינם חמים כמו, למשל, מדורה.
למשל, חום הפסולת שיוצא ממפעל פלדה אינו מספיק חם (או שלא ניתן לקרר את הסוללה מספיק) כדי שתגובה תרמו-אלקטרונית תעבוד.
בשיתוף פעולה הדוק עם צוות ב- MIT בראשותו של גאנג צ'ן, חוקר עם רקע עמוק בתחום התרמו-אלקטרו, קואי פיתחה במקום זאת סוללה שתוכננה במיוחד עם מה שמכונה חום "בדרגה נמוכה".
הקונספט החדש מתרכז בסוללה מבוססת מים סטנדרטית למדי עם אלקטרודה חיובית ושלילית. הצוות הציב סוללה ריקה באזור עם חום רב של פסולת ואז התחיל להטעין אותה. לאחר שהסוללה הייתה טעונה במלואה, הם קיררו אותה לטמפרטורת החדר, ובשלב זה היא פרקה - והסוללה המצוננת יכולה לפרוק אנרגיה רבה יותר מכפי שהוכנסה לתוכה.
זו התופעה התרמוגלוונית בעבודה.
"שינוי בטמפרטורה גורם לשינוי באנרגיה החופשית, וה watt מתחלף הרבה", אומר קוי. למעשה, הסוללה תופסת אנרגיה מחום הפסולת - אחרת אנרגיה מבוזבזת שאפשר להזין אותה לרשת.
הסוללות, בניגוד למערכות תרמו-אלקטרוניות, אינן יכולות לצאת לרשת לחלוטין מכיוון שהן דורשות טעינה של זרם ישר. הרעיון הוא, עם זאת, שתצטרך לשאוב פחות כוח מהרשת כדי לעשות זאת.
הצוות עדיין עושה ניסויים באיזו מהירות הוא יכול לחמם ולקרר את הסוללות וכמה פעמים ניתן לחזור על אופניים לתא לפני שבילה. במעבדה לוקח כמה שעות עד שהסוללה תושלם מחזור פריקת טעינה אחד. הקבוצה לא דחפה אף תא בודד דרך יותר מ- 50 מחזורים.
כרגע אין לנו תחושה ברורה של כמה כוח מערכת כמו של קוי יכולה לייצר. קואי בסופו של דבר רואה לעצמו מעגל של כמה תאים שניתן להתקין במפעל. כאשר הטמפרטורה של תא אחד עולה מחשיפה לחום הפסולת, אחרת עוברת למחזור הקירור.
"מחציתם נטענים בטמפרטורה גבוהה, ומחציתם פורקים בטמפרטורה נמוכה", הוא אומר.
כרגע היעד העיקרי הוא חום הפסולת המיוצר על ידי המפעל, אך Cui סבורה כי ניתן יהיה ליישם את המערכת במקום אחר בעתיד. הצוות עשוי גם להתנסות בחומרי סוללה אחרים העלולים לאפשר ליישם את האפקט התרמוגלווני על רמות חום גבוהות יותר, כמו אלו המיוצרות על ידי אח או תנור.
בתקופה שבה מערכות קצירת אנרגיה כבר הופכות להיות דבר שבשגרה מעבר לים, מערכות כמו של קואי יכולות להיות לא יסולא בפז לחקר תחומי האנרגיה החדשים בארצות הברית. במהלך השנים הבאות ישמש החום ממחתרת התחתית בלונדון לחימום של כ -1, 400 בתים. והרבה מהאנרגיה של דנמרק נובעת מחום הפסולת.
עם המצאות כמו אלה, נוכל להתחיל להתעדכן.
