Fale dźwiękowe zamieniają energię cieplną w elektryczność

Fale dźwiękowe zamieniają energię cieplną w elektryczność

Fizycy z University of Utah (USA) opracowali urządzenia zamieniające energię cieplną w dźwięk, a następnie w energię elektryczną. W przyszłości technologia może pozwolić na zamianę niewykorzystywanej energii cieplnej, powstałej np. podczas pracy komputerów czy radarów wojskowych, w elektryczność przy jednoczesnym chłodzeniu tych urządzeń a nawet wydajniejsze absorbowanie energii słonecznej w porównaniu z ogniwami fotowoltaicznymi.

Badania nad nową technologią finansowane są przez armię amerykańską, która zainteresowana jest zagospodarowaniem energii cieplnej wytwarzanej przez radary wojskowe. Technologia naukowców z Utah może również pozwolić w przyszłości na produkcję na potrzeby armii przenośnych urządzeń generujących energię elektryczną.

Przebieg badań nadzoruje profesor Orest Symko, który wraz z pięciorgiem swoich doktorantów opracował innowacyjne metody zwiększenia sprawności silników cieplno-akustycznych. Do zamiany energii cieplnej w dźwięk badacze używają opracowanych przez siebie urządzeń. Natomiast zamiana dźwięków w energię elektryczną odbywa się przy użyciu znanej od dawna technologii, a konkretnie urządzeń wykorzystujących zjawisko piezoelektryczności. Elementy urządzenia poddawane mechanicznemu ściskaniu lub rozciąganiu na wskutek zwiększenia ciśnienia wewnątrz przyrządu - w tym przypadku powodowanego przez fale dźwiękowe - generują elektryczność.

Urządzenia używane podczas badań mają kształt cylindrycznej rury wykonanej z plastiku, w środku której znajduje się np. metalowa albo plastikowa płytka lub kawałek włókna umieszczone między wymiennikami ciepła. Po podgrzaniu wnętrza rury i znajdującego się tam materiału do odpowiednio wysokiej temperatury ruch znajdującego się wewnątrz gorącego powietrza wywołuje dźwięk o określonej częstotliwości, podobny do dźwięku powietrza wdmuchiwanego podczas gry na flecie. Powstająca w ten sposób fala dźwiękowa powoduje rozciąganie urządzenia, co wytwarza energię elektryczną.

Skuteczność produkcji energii elektrycznej przez urządzenia bazujące na nowej technologii profesor planuje przetestować w ciągu roku z wykorzystaniem radaru wojskowego i uniwersyteckiej ciepłowni. Jego zdaniem w ciągu dwóch lat silniki bazujące na technologii termoakustycznej staną się alternatywą dla ogniw fotowoltaicznych jako jedna z dostępnych metod konwersji promieniowania słonecznego w energię elektryczną. W przyszłości możliwe będzie również wytwarzanie energii elektrycznej z ciepła odpadowego z np. chłodni kominowych przy elektrowniach.

Profesor Symko zamierza kontynuować badania nad termoakustyką, ich celem ma być opracowanie jak najmniejszych urządzeń wykorzystujących nową technologię. Zaletą urządzeń zamieniających energię cieplną w dźwięk, a następnie w energię elektryczną, jest brak w ich konstrukcji części ruchomych, dzięki czemu są bardziej trwałe i mniej narażone na uszkodzenia. Nie muszą być również budowane z taką precyzją jak np. tłoki w silnikach samochodowych, które wraz z zużywaniem się wpływają na mniejszą sprawność silnika. Urządzenia opracowane przez naukowców z Utah nie powodują także uciążliwego hałasu.

(au)