تولید برق از گرمای تلف شده موتور

[.مخفی.]

۱٫۴ میلیون دلار سرمایه، سه سال زمان، و تیمی متشکل از پروفسورهایی در رشته های مهندسی مکانیک، هوافضا، مهندسی مواد، و مهندسی الکترونیک و کامپیوتر مورد نیاز است تا وسیله ای ساخته شود که بتواند ۱۰ درصد مصرف سوخت را کاهش دهد. خب جنرال موتورز، بنیاد ملی علوم و دپارتمان انرژی ایالات متحده، به همراه دانشگاه پرودو آمریکا از پس همه این ها برآمده اند! تیمی در دانشگاه پوردو آمریکا (Purdue University) با همکاری شرکت اتومبیل سازی جنرال موتورز پروژه ای در دست دارند که هدف آن تولید نمونه اولیه یک ژنراتور ترموالکتریک است(Thermoelectric Generator) (مبدل انرژی گرمایی به الکتریسیته) که بتواند از دمای بالای اگزور خودرو برای تولید الکتریسیته استفاده کند. این پروژه با سرمایه گذاری ۱٫۴ میلیون دلاری بنیاد ملی علوم (National Science Foundation) و دپارتمان انرژی ایالات متحده (US Department of Energy) و در یک بازه زمانی سه ساله تعریف شده است.
وظیفه این وسیله تولید برق به منظور شارژ باطری و تغذیه لوازم الکتریکی خودرو است و از این طریق مقداری از بار کاری موتور کاسته شده و به بهبود مصرف سوخت کمک می کند. این ژنراتور در مسیر اگزوز اتومبیل و پشت مبدل آلاینده ها (Catalytic Converter) وصل شده و انرژی گرمایی را از دود درون اگزوز که دمایی مابین ۷۰۰ تا ۱۳۰۰ درجه سانتی گراد دارد، دریافت می کند. این حرارت بالا که قبل از ورود دود به دستگاه کاهش آلاینده ها قابل دسترسی است بسیار بالاتر از حد تحمل تکنولوژی امروز ترموالکتریک ها است.
برنامه این پروژه بر این است که اولین نمونه تا ۵ درصد کاهش مصرف سوخت را به همراه داشته باشد، که البته با افزایش میزان حرارت قابل تحمل این وسیله، هدف نهایی کاهش ۱۰ درصدی میزان مصرف سوخت است.
نکته بسیار جالب این تکنولوژی ماهیت میان رشته ای آن است، به گونه ای که برای این پروژه تیمی متشکل از پروفسورهایی در رشته های مهندسی مکانیک، هوافضا، مهندسی مواد، و مهندسی الکترونیک و کامپیوتر تشکیل شده است.
اما روش کار این مبدل های الکتریکی چیست؟ در تئوری، این ژنراتور ها می توانند از اختلاف دما استفاده کرده و جریان الکتریکی تولید کنند. بنابراین ماده ای مورد نیاز است که بر سر راه دود اگزوز قرار گرفته و تا حد ممکن آن را سرد کند. بنابراین در یک طرف دستگاه دود با حرارت بسیار بالا و در طرف دیگر دود با دمایی بسیار پایین تر داریم و این اختلاف دما یعنی جریان الکتریکی. بنابراین رمز کار، ایجاد حداکثر اختلاف دماست. البته این اختلاف دما باید به گونه ای طی زمان حفظ شود که بتوان جریانی پیوسته از آن گرفت.
بر همین اساس مهمترین چالش ایجاد ماده ای است که کمترین رسانای گرمایی را داشته باشد. گرما نباید با سرعت از سیستم رد بشود بلکه باید بتوان آنقدر این اختلاف گرما را نگاه داشت تا یک جریان الکتریکی پیوسته را به ما بدهد. در هر صورت تکنولوژی ژنراتورهای ترموالکتریک در موارد دیگری هم می توانند به کار گرفته شوند، مثلا در مهار اتلاف گرمایی خانه ها برای ایجاد جریان برق.