211service.com
Alternativa k vašemu alternátoru
Výzkumníci z MIT vyvíjejí novou technologii pro přeměnu tepla na světlo a poté na elektřinu, která by mohla nakonec ušetřit palivo ve vozidlech tím, že nahradí méně účinné alternátory a umožní elektrickým systémům běžet bez motoru na volnoběh.
Termofotovoltaický (TPV) generátor spaluje palivo k ohřevu materiálu, který vyzařuje světlo (označený radiátor). Světlo je poté filtrováno a přeměněno na elektřinu ve fotovoltaických (PV) článcích. (Obrázek poskytl John Kassakian, MIT.)
Technologie zvaná termofotovoltaika využívá benzín k ohřevu materiálu vyzařujícího světlo, v tomto případě wolframu. Fotovoltaický článek pak přemění světlo na elektřinu. Tato myšlenka existuje od 60. let 20. století, říká John Kassakian, profesor elektrotechniky a informatiky na MIT. Ale až dosud vyráběly světelné zářiče pro fotovoltaiku neefektivní a velmi nákladné systémy. Zlepšení materiálů používaných v těchto nejnovějších zařízeních – částečně možné proto, že výzkumníci mohou upravit strukturu materiálu v nanoměřítku – nyní vytvářejí mnohem efektivnější systémy, říká Kassakian.
Podle Kassakiana by tento systém mohl být potenciálně účinnějším způsobem napájení elektrických systémů ve vozidle než současný systém založený na alternátoru, který plýtvá energií ve dvou fázích: spalovací motor přemění pouze asi 30 procent energie v palivu na pohyb, a pak je alternátor pouze 50 procent účinný při přeměně mechanické energie na elektřinu. Říká, že malý prototyp termofotovoltaického zařízení, které by mohlo potvrdit zlepšenou účinnost systému, může být připraveno za rok.
Vědci upravili povrchovou strukturu světelného zářiče a vyleptali do něj nanočástice, aby naladili vlnové délky vyzařovaného světla přesně na ty, které fotovoltaický článek dokáže nejúčinněji přeměnit na elektřinu. Zařízení dále zdokonalili pomocí filtrů, které umožňují průchod světla o požadovaných vlnových délkách k fotovoltaickým článkům, ale odrážejí jiné vlnové délky zpět do světelného zářiče. Odražené světlo nese energii, která pomáhá udržovat zářič horký, čímž se snižuje množství potřebného paliva.
Kromě výměny alternátoru za termofotovoltaický modul, říká Kassakian, by tato technologie mohla být součástí klimatizačního systému pro vozidla, která nevyžadují kompresor. Protože by to výrazně snížilo zatížení motoru, mohlo by to umožnit vypnout motor, když vozidlo stojí v provozu, a snadno jej znovu nastartovat. Dnešní hybridy používají tuto techniku k úspoře plynu, ale vyžadují velké baterie, aby zajistily elektřinu pro rádio a světla a restartovaly motor, a když se baterie vybije, musí motor znovu zapnout. V novém systému MIT by tyto baterie nebyly nutné.
Pokud nové materiály skutečně učiní účinnější termofotovoltaiku, nebude nouze o potenciální využití. Kassakian říká, že zvláště dobrá aplikace v kombinaci s novým klimatizačním systémem by mohla být pro použití v nákladních automobilech s lůžkovými kabinami pro chlazení kabin a poskytování elektřiny pro televizory a další zařízení. A říká Donald Chubb, výzkumník z výzkumného centra NASA Glenn Research Center, armáda má o přenosné napájecí zdroje v terénu velký zájem. Protože zde nejsou žádné pohyblivé části, nebyl by slyšet žádný hluk, takže byste jej nemohli detekovat.
Bude však trvat několik let, než bude možné tuto technologii použít ve vozidlech. Mezi výzvy patří rozšíření výrobního procesu, vývoj účinných izolačních a chladicích systémů pro řízení generovaného tepla a zajištění toho, aby systém zůstal účinný ve větším měřítku. Výzkum MIT je částečně financován Toyotou, ale automobilka se nezavázala implementovat technologii.