Zespół naukowców z Akademii Górniczo-Hutniczej im. Stanisława Staszica w Krakowie pod przewodnictwem prof. Krzysztofa Wojciechowskiego prowadzi badania nad technologią wytwarzania energii elektrycznej z ciepła odpadowego za pomocą materiałów termoelektrycznych.
Prace realizowane są w ramach projektu TEAM-TECH finansowanego przez Fundacje na Rzecz Nauki Polskiej.
Przedmiotem działań naukowców jest stworzenie nowego rodzaju materiałów, które mogą służyć do bezpośredniej konwersji ciepła na energię elektryczną. Nazywane są materiałami termoelektrycznymi. Samo zjawisko, choć dawno znane, wykorzystywane jest w niewielkim stopniu do celów użytkowych. Obecnie technologia ta znajduje zastosowanie głównie w rozwiązaniach dla przemysłu kosmicznego, m. in. do zasilania sond Voyager 1 i Voyager 2, czy też łazika Perseverance, który obecnie bada powierzchnię Marsa.
Sam proces wytwarzania energii jest bardzo prosty i nie wymaga żadnych ruchomych podzespołów mechanicznych. Element półprzewodnikowy mający formę niewielkiej płytki ochładzany z jednej strony, a ogrzewany z drugiej wytwarza prąd elektryczny podobnie, jak to ma miejsce w przypadku paneli fotowoltaicznych, gdzie prąd uzyskiwany jest dzięki promieniom słonecznym.
– Technologia ta mimo, iż od dawna używana jest w kosmosie, nie znalazła jeszcze powszechnego zastosowania do wytwarzania energii w dużej skali np w elektrowniach. Jednak ze względu na swoje szczególne zalety doskonale nadaje się do odzysku ciepła odpadowego. Stąd też nasze zainteresowanie związane z udoskonaleniem i obniżeniem kosztów produkcji podzespołów termoelektrycznych. Naszym wymiernym celem jest opracowanie nowych materiałów i urządzeń, które byłyby bardziej efektywne i zarazem tanie w produkcji co najmniej tak jak panele fotowoltaiczne – wyjaśnia prof. Wojciechowski.
– Jeżeli zastanowimy się nad tym, jak wykorzystujemy wytworzoną na ziemi energię, to większość z niej jest tak naprawdę marnowana. Ponad 60% ciepła wytwarzanego podczas procesów technologicznych (np. w hutach, rafineriach, elektrowniach) uwalniane jest bezużytecznie do atmosfery – dodaje.
Naukowcy z AGH w ramach prowadzonych projektów opracowali nowe tworzywa i elementy termoelektryczne, które są niedrogie a zarazem bardzo wydajne. Mogą pochwalić się już skonstruowaniem prototypowych konwerterów przekształcających ciepło na prąd elektryczny o maksymalnej gęstości mocy sięgającej nawet 2.5 kW/m2. Wartość ta jest kilkukrotnie większa niż paneli fotowoltaicznych, przy przewidywanym zbliżonym koszcie produkcji. Wynikami prac są zainteresowani pierwsi przedsiębiorcy, dla których w dobie wysokich cen energii każda możliwość uzyskiwania jej taniej budzi duże zainteresowanie. Mowa przede wszystkim o zakładach, gdzie tworzy się dużo ciepła takich, jak huty, elektrownie czy rafinerie.
To nie jedyny obszar, dla którego pomysły grupy naukowców z AGH są przeznaczone – Rozwój technologii termoelektrycznych wymaga także opracowania nowych urządzeń, w których mogą być zastosowane opracowane przez nas konwertery. Zaprojektowaliśmy kilka przykładowych instalacji: generator do odzysku ciepła odpadowego ze spalin samochodowych, hybrydowy panel słoneczny działający w warunkach przemysłowych, system zasilania piecyka gazowego czy autonomiczny system zasilania kotłowni domowej – mówi profesor Wojciechowski.
Warto zauważyć, że zarówno w Polsce jak i w Europie nie ma jeszcze producentów konwerterów termoelektrycznych, które są kluczowe dla rozwoju tej nowatorskiej technologii energetycznej. Główni dostawcy podzespołów termoelektryczmych pochodzą z USA i Chin a także z Rosji i Ukrainy, co w aktualnym kontekście geopolitycznym stwarza nowe warunki i potrzeby opracowania rozwiązań, które będą uniezależnione od dostawców, u których sytuacja jest niepewna.
Trzeba przyznać, że obszar projektu jest dosłownie gorący ze względu na to, co dzieje się obecnie na świecie w obszarze energetyki. Naukowcy liczą, że uda im się zainteresować potencjalnych inwestorów i wdrożyć opracowaną technologię wytwarzania konwerterów termoelektrycznych w przeznaczeniu na polski i europejski rynek.
Który wydział dokładnie się tym zajmuje i gdzie można uzyskać więcej informacji na ten temat ?