Продемонстрированы гибкие термоэлектрические материалы на пластиковой основе

Гигантские белые облака над градирнями... (Припоминаете?) Они не только так выглядят: они в самом деле могучи, ибо потери энергии, получаемой к тому же из постоянно дорожающего ископаемого топлива, тут колоссальны. Даже сверхсовременная ТЭС с парогазовыми установками направляет в эти облака до 60% энергии сгорающего топлива.

В принципе, давно ясно, что как минимум частично эту «работу на облака» можно переключить на благо энергетики: термоэлектрические приборы способны генерировать ток на разности температур, и их установка вдоль простейших ТЭС-труб может превращать в электроэнергию значительную часть того, что сейчас улетает, по сути, через тепловой свисток.

От каждой градирни можно получать столько же электричества, сколько от небольшой электростанции. (Фото Fraunhofer IWS.)

Но неумолимая действительность состоит в том, что термоэлектрические устройства сродни серебряным проводам: теоретически энергоэффективны, а в деле почти золотые. К тому же материалы для термоэлектрики обычно ядовиты.

Группа разработчиков из Института вещества и лучевых технологий Общества Фраунгофера, возглавляемая Алёшей Рохом (Aljoscha Roch), попробовала создать термоэлектрические генераторы на основе более дешёвых и, главное, нетоксичных материалов. Исследователи выбрали электропроводящие пластики, изготавливаемые при помощи 3D-принтеров в виде рулонов (для упрощения последующего наматывания на трубы и прочие поверхности). Толщина пластиковой плёнки в таких рулонах колеблется от 20 до 30 мкм.

Правда, у текущей технологии есть проблемы. Так, КПД таких пластиковых материалов с точки зрения термоэлектрогенерации не превышает пока 8%. «Звучит незначительно, — соглашается г-н Рох. — Но если мы преуспеем в производстве термоэлектрических генераторов по разумной цене, то в больших масштабах, да к тому же используя гибкие материалы, сможем пристроить их в градирнях. В этом случае [даже при низком КПД] из огромного количества энергии больших электростанций (испаряющих 1 500 л воды в минуту) получится сгенерировать очень много электроэнергии». Для лучшего понимания проблемы напомним: тепловые потери ТЭС, о которых идёт речь, в мире составляют не менее 20 трлн кВт•ч, а 8% от них — это более 1,5 трлн кВт•ч, то есть примерно 160% того, что электропотребляет за год Россия.

...Но достаточно ли для этого достигнутого технологического уровня? (Фото Wikimedia Commons.)

Действительно, при потерях в виде низкопотенциального тепла в 60% от энергии топлива даже 8-процентная утилизация означает более чем 10-процентный рост общего КПД ТЭС. (Кстати, именно на действующей модели градирни, хотя и не в натуральную величину, новые термоэлектрические материалы демонстрируются сейчас на Ганноверской ярмарке.)

Но градирнями дело не ограничится. Опытные работы ведутся также с обёртыванием в такие материалы радиаторов и выхлопных систем автомобилей. Пока пиковая генерация дополнительной энергии достигает лишь 600 Вт. На фоне среднего энергопотребления современного автомобиля (10–20 кВт•ч) не много, но для страны вроде Германии в случае установки подобных систем на все авто это означало бы миллиарды киловатт-часов в год. Сегодня же для их получения мощность отбирается генераторами у ДВС, что увеличивает выхлопы и транжирит горючее.

Подготовлено по материалам Общества имени Фраунгофера.

Каждый день слушайте итоговый подкаст Свободного Радио «Компьюлента»!

blog comments powered by Disqus