Потребление энергии не всегда является достаточно экономным. В компании
«Panasonic» разработан новый термоэлектрический материал, способный сохранять
большую часть энергии.
Двигатель автомобиля использует
лишь часть вырабатываемой им энергии для самой работы,
при этом он нагревается. Как следствие, чтобы избавить
двигатель от перегрева, необходим расход энергии уже
на его охлаждение. И это притом, что энергия необходима
так же на преодоление сопротивления трущихся поверхностей
бесчисленного количества деталей авто, сопротивление
воздуха и т. д.
Специалисты компании «Panasonic» разработали новый
термоэлектрический материал, который преобразует тепловую
энергию в электрическую, и таким образом позволяет
сохранять значительную часть вырабатываемой энергии.
Термоэлектрические материалы — сплавы металлов или
химические соединения, обладающие выраженными
термоэлектрическими свойствами и применяемые в той
или иной степени в современной промышленности. У
термоэлектрических материалов три основных области
применения — преобразование тепла в электричество
(термоэлектрогенератор), термоэлектрическое охлаждение,
измерение температур (от абсолютного нуля до тысяч
градусов).
Материалы,
преобразующие тепло в электричество, применяются в термоэлектрических преобразователя
(генераторах) уже давно. В космических аппаратах (околоземных, межпланетных,
спускаемых — зонды, луноходы, марсоходы), на атомных судах и субмаринах, в
энергосберегающих установках (например, в установках известного энергосберегающего
проекта «Google»).
Термоэлектрические преобразователи отличаются высочайшей надёжностью. Именно
поэтому инженеры рассматривают их как самые перспективные источники питания
электрореактивных двигателей космических аппаратов.
В НПП «Квант» проходят
испытания ТЭБ (термоэлектрические батареи) в составе
газогенератора с газовым нагревом. Запуск установки
состоялся в 1994 г. В 2009 г., после тестирования,
их вновь поставили на работающий газогенератор.
Тестирование батарей после 15-ти лет эксплуатации
показало, что они сохранили все свои энергетические
характеристики. И сегодня, спустя уже 19 лет, электрическая
мощность, генерируемая в нагрузку, остаётся неизменной.
В космических аппаратах используются два типа ТЭБ —
радиоизотопный термоэлектрические генераторы и
космические ядерные (атомные) термоэлектрические
установки. Первые в СССР радиоизотопные ТЭБ типа «Орион»
успешно отработали весь свой гарантийный срок на двух
малых спутниках связи «Стрела-1» (1965 г.).
Межпланетные
станции «Пионер-1» и «Пионер-2» (США — 1972 и 1973 гг.) с изотопными ТЭБ на борту
показали свою безотказность и удивительную надёжность. Одна из станций, находясь
на периферии Солнечной системы, продолжает поддерживать связь с Землёй до сих пор.
Созданные в СССР космические ядерные (атомные) термоэлектрические установки, имеют
большую мощность, чем изотопные и за 20 лет их эксплуатации не было зафиксировано
ни одного случая отказа или сбоя в их работе.
Главная проблема в использовании
ТЭБ — очень низкий КПД при их эксплуатации. Например,
первоначально КПД ТЭБ «Бук» (НПП «Квант») составлял
лишь 5%, сегодня уже 12% при удельной мощности 180
Вт/кг.
Новый термоэлектрический материал, разработанный в
компании Panasonic, позволяет конвертировать тепло
в электричество, используя горячую воду. Причём
электроэнергия получается не от горячего пара (как
в парогенераторе), а именно от горячей воды. Это
даёт широкий спектр применения нового материала.
Заманчива и его эффективность. При пропускании кипятка
через трубу из этого материала, каждые 10 см
дают 2,5 Ватт. Четыре таких трубки дают уже 10 Ватт,
количества энергии вполне достаточного для работы
(зарядки) лампочки, КПК, мобильника или игровой
приставки ... Материал позволяет получать энергию из
любого источника.
Единственное,
что надо помнить — электроэнергия в таких материалах создаётся за счёт разницы
температур. Т. е. термоэлектрические материалы необходимо не только нагревать,
но и охлаждать.
Например, если используется горячая вода, то должна быть и холодная. Или охлаждение
должно происходить как в автомобильном радиаторе (за счёт потоков встречного
воздуха, более холодного, чем вода). Или же, как в космических аппаратах ...
