Mus supančioje aplinkoje, visą laiką vyksta dideli ar maži temperatūrų pokyčiai, kuriuos Masačusetso technologijų instituto (MTI) mokslininkams pavyko panaudoti energijos gavybai. Jie sukonstravo įrenginį, kuris temperatūros svyravimus verčia į elektros energiją.

Šiuo būdu energija yra gaunama panaudojant taip vadinamą teminį rezonatorių (angl. thermal resonator): įtaisą, kuris vienoje pusėje surenka šilumą ir ją skleidžia kitoje. Kadangi abi pusės, kaip ir viskas gamtoje, siekia pusiausvyros, atsiranda galimybė gaminti elektros energiją, jau gerai žinomo, termoelektrinio efekto pagalba (žr. žemiau).

  • Titulinėje nuotraukoje: MTI inžinieriai, kartu su savo sukurtu terminiu rezonatoriumi (autorius: Justin Raymond).

Pasak Masačusetso technologijų instituto mokslininkų komandos, gaunant elektros energiją vien iš temperatos svyravimų (pvz. keičiantis paros periodų temperatūroms), šis terminis rezonatorius, daug metų iš eilės ja gali aprūpinti įvairius prie elektros tinklo nepajungtus (Off-Grid) įrenginius.

„Mes iš esmės sukūrėme šią koncepciją,“ – teigė Michael Strano, vienas iš šį įrenginį išradusių mokslininkų. „Mes sukūrėme pirmąjį terminį rezonatorių“.

„Tai dalykas, kuris gali tiesiog stovėti ant stalo ir gaminti energiją, nors ir neatrodys, kad jis kažką veikia. Mes visą laiką esame apsupti įvairaus dažnumo temperatūros svyravimų. O tai yra neišnaudoti energijos šaltiniai.“

Jau ir seniau buvo bandyta panaudoti temperatūros pokyčius, kad gauti iš jų energiją, kaip pvz. piroelektriniu būdu, tačiau šis metodas yra efektyvesnis už ankstesnes panašias pastangas ir pirmas, kuris gali būti pritaikytas prie tam tikrų temperatūros pokyčių periodų.

Šiame įrenginyje yra naudojamos tokios medžiagos, kaip: metalo putplastis, grafenas ir specialus vaškas, vadinamas oktadekanu, kuris priklausomai nuo temperatūros, gali tapti skysta ar kieta medžiaga (techniškai tai fazę keičianti medžiaga).

Tokiu būdu yra pasiekiama optimali kombinacija, tarp šilumos laidumo (kaip greitai temperatūros gali sklisti per medžiagą) ir šiluminės talpos (kiek daug šilumos gali išsaugoti medžiaga). Paprastai, medžiagos kurios pasižymi geru temperatūriniu laidumu, nepasižymi didele jos talpa, ir atvirkščiai.

Keičiantis dienai ir nakčiai, prie 10 laipsnių Celsijaus temperatūros svyravimų, nedidelis šios medžiagos mėginys pagamino 350 milivoltų ir 1,3 milivatų elektros energijos, ko pakanka užtikrinti mažų jutiklių ar ryšių sistemų darbui.

Terminis rezonatorius gali veikti bet kokiomis oro sąlygomis, net ir pavėsyje, svarbu tenai vyktų aplinkos temperatūrų pokyčiai. Kūrėjų teigimu, jį net galima naudoti kartu ir su saulės baterijomis, kur jis galėtų utilizuoti tenai susidarantį šilumos perteklių.

Termoelektrinis elektros energijos generatorius (topmagneticgenerator.com).
Termoelektrinis elektros energijos generatorius (topmagneticgenerator.com).

Perspektyvos

Toliau, mokslininkai planuoja atlikti daugiau eksperimentų, išbandyti šį išradimą didesnėje įvairovėje temperatūrų ir įvairesnėse aplinkose, kaip pvz. pramonės įrengimai, šaldytuvai ir pan. Viena iš potencialių šio įrenginio pritaikymo sričių yra jį naudoti kaip atsarginį energijos šaltinį, pvz. tuo atveju, kada pagrindinis energijos šaltinis nustoja tiekti energiją.

Šią technologiją galima naudoti ir į kitas planetas siunčiamuose visureigiuose (roveriuose), panaudojant dienos ir nakties temperatūrų pokyčius, kad juos pakrauti energija, kaip ir yra galimi ir įvairūs kiti jų pritaikymo scenarijai.

Dabar mes žinome, kad tai gali veikti ir mokslininkai galės nuodugniau tai ištirti, atrasti idealiausias temperatūrinių svyravimų ribas – tai ko mes dar šiuo metu nežinome.

„Mes esame apsupti įvairių temperatūros svyravimų, tačiau iki šiol jie nebuvo labai tiksliai charakterizuoti“, – teigė Strano.

Šis tyrimas buvo paskelbtas Nature Communications.

Termoelektrinis efektas

Tai dar viena atsinaujinančiųjų energijos šaltinių rūšis. Termoelektrinio efekto pagalba, elektros energija yra gaunama iš temperatūrų skirtumo, panaudojant kiekvienam poliui skirtingų medžiagų elektrodus.

Pirmą kartą šį efektą, dar 1787 m. pastebėjo italų mokslininkas Aleksandras Volta, o vėliau 1821 m. šis efektas buvo iš naujo nepriklausomai atrastas, estų kilmės vokiečių fiziko Tomo Džonatano Zėbeko (Thomas Johann Seebeck), po ko šiam efektui apibūdinti buvo pradėta naudoti šio fiziko pavardė ir dėl to jis šiandieną yra žinomas kaip Zėbego (angl. Seebeck) efektas.

Termoelektrinį efektą jau kuris laikas naudoja NASA.

  • Dar nėra žinoma, kaip šį išradimą pavadins Lietuvos mokslininkai ar kalbininkai, kadangi jis buvo išrastas visai nesenai. Verčiant šį terminą, naudojau jo vertimą pažodžiui, kaip „terminis rezonatorius“ – angl. „thermal resonator“.