Co to jest konwerter termiczny?

Konwerter termiczny, znany również jako konwerter termopar lub generator termoelektryczny, to urządzenie elektroniczne, które jest zdolne do przekształcania energii cieplnej w energię elektryczną. Chociaż istnieje kilka typów konwerterów termicznych, wszystkie opierają się na efekcie Seebecka. Efekt Seebecka to zjawisko, w którym różnice temperatur można wykorzystać do wygenerowania prądu elektrycznego. Po raz pierwszy został odkryty przez Thomasa Johanna Seebecka w 1826 roku, kiedy zauważył, że dwa odmienne metale mogą generować ładunek elektryczny, o ile punkty połączenia tych dwóch metali mają różne temperatury. Od tego czasu stwierdzono, że efekt termoelektryczny generowany przez te okoliczności wzrasta wraz ze wzrostem różnicy temperatur.

Jednym z powszechnych nieporozumień jest to, że konwerter termiczny to to samo, co silnik cieplny. Silnik cieplny przekształca różnice temperatur w moc mechaniczną, podczas gdy konwerter termiczny zamienia różnice temperatur bezpośrednio w energię elektryczną. Ponadto, chociaż silniki cieplne są często bardziej wydajne niż konwertery termiczne, konwertery termiczne mogą być preferowane w niektórych sytuacjach, ponieważ są mniejsze i bardziej kompaktowe niż większość silników cieplnych. Kluczową różnicą między konwerterami termicznymi a silnikami cieplnymi jest to, że w przeciwieństwie do większości generatorów, konwerter termiczny generalnie nie ma ruchomych części, z wyjątkiem możliwego wentylatora chłodzącego.

Konwertery termiczne mogą być stosowane w wielu różnych sytuacjach. Oprócz wykorzystania do wymiany silników cieplnych prowadzone są również badania nad wykorzystaniem ciepła odpadowego z silników spalinowych, takich jak te stosowane w samochodach i samolotach. Jeśli można to zrobić, wydajność paliwowa tych maszyn mogłaby wzrosnąć o dość dużą kwotę. Przetworniki termiczne są również wykorzystywane w sondach kosmicznych dalekiego zasięgu do generowania stałego źródła energii elektrycznej.

Istnieją jednak pewne problemy z używaniem konwertera termicznego. Na przykład, czy przetwornice zwykle wytwarzają wydajność tylko 5-10%, chyba że napięcie zostanie znacznie zwiększone. Aby wytworzyć wystarczająco dużą moc wyjściową, aby konwerter cieplny mógł konkurować z wydajnością silnika spalinowego, należy zwiększyć liczbę różnych elementów wykorzystywanych do generowania prądu elektrycznego. W rezultacie konwerter termiczny staje się zbyt duży, aby był wydajny. Prowadzone są jednak badania nad zwiększeniem zdolności wytwórczych przetworników cieplnych, aby z czasem te różnice temperatur można było skuteczniej wykorzystać, nie powodując przy tym ich tak dużych, że tracą swoją skuteczność.