Det finns flera sätt att omvandla värmeenergi till elektrisk energi. De vanligaste metoderna är:
1. Termoelektriska generatorer (TEG):
* Princip: Seebeck -effekten. När en temperaturskillnad finns över en korsning av två olika material genereras en spänningsskillnad.
* Hur det fungerar: TEGS använder halvledarmaterial med olika temperaturkoefficienter. När den ena sidan av materialet värms upp och den andra sidan kyls flödar elektroner från den heta sidan till den kalla sidan, vilket skapar en elektrisk ström.
* Applikationer: Småskalig kraftproduktion (t.ex. återhämtning av avfall), temperaturavkänning.
* Begränsningar: Låg effektivitet, begränsad effektuttag.
2. Termioniska generatorer:
* Princip: Elektronemission från en uppvärmd metallyta.
* Hur det fungerar: En uppvärmd metallemitter släpper elektroner som samlas in av en svalare metallsamlare och skapar en elektrisk ström.
* Applikationer: Högtemperaturapplikationer (t.ex. kärnreaktorer, rymdskepp).
* Begränsningar: Höga driftstemperaturer, komplex design.
3. Stirling -motorer:
* Princip: En stängd cykel, värmemotor som använder en arbetsvätska för att överföra värme och producera mekaniskt arbete.
* Hur det fungerar: Stirling -motorn använder expansion och sammandragning av en arbetsvätska (vanligtvis luft) för att driva en kolv, vilket i sin tur genererar mekanisk energi. Denna mekaniska energi kan sedan användas för att driva en generator.
* Applikationer: Småskalig kraftproduktion (t.ex. solvärmekraft, återvinning av spillvärme).
* Begränsningar: Komplex design, lägre effektivitet jämfört med andra motorer.
4. Rankine Cycle:
* Princip: En ångkraftscykel som använder en arbetsvätska (t.ex. vatten) för att överföra värme och producera mekaniskt arbete.
* Hur det fungerar: Arbetsvätskan värms upp och förångas, expanderar och driver en turbin. Turbinens mekaniska energi används för att driva en generator.
* Applikationer: Storskalig kraftproduktion (t.ex. fossila bränslekraftverk, kärnkraftverk).
* Begränsningar: Komplex design, höga kapitalkostnader.
5. Pyroelektrisk effekt:
* Princip: Generering av elektrisk polarisering i vissa material när de värms upp eller kyls.
* Hur det fungerar: Pyroelektriska material utvecklar en spänningsskillnad när temperaturen förändras. Denna spänning kan utnyttjas för att generera el.
* Applikationer: Sensorer, energiavverkning.
* Begränsningar: Låg effektutgång, begränsat temperaturområde.
Att välja rätt metod:
Den mest lämpliga metoden för att omvandla värme till el beror på den specifika applikationen och faktorer som temperaturområde, kraftutgångskrav, effektivitet och kostnad.
Sammantaget:
Omvandlingen av värme till el är ett aktivt forskningsområde, med pågående ansträngningar för att förbättra effektiviteten och kostnadseffektiviteten för dessa tekniker.
