Ciepło odpadowe to prąd

0
316

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 projektów TEAM-TECH oraz TechmatStrateg 2 finansowanych przez Fundację na Rzecz Nauki Polskiej oraz Narodowe Centrum Badań i Rozwoju.

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. 

ZOSTAW ODPOWIEDŹ

Proszę wpisać swój komentarz!
Proszę podać swoje imię tutaj