Al MIT si studia per trasformare il calore in elettricità - dal sito del MIT

Una ricerca del MIT, Massachusetts Institute of Technology, suggerisce un modo di sfruttare il calore sviluppato dai motori, dai computer e dai cellulari per trasformarla in elettricità sfruttabile nuovamente.

Lo smaltimento dell’eccesso di calore sviluppato dai motori o dalle apparecchiature elettriche è fonte di inefficienza e trovare un modo di convertire il calore in elettricità utilizzabile permetterebbe di allungare la durata della batteria dei cellulari, dei computer portatili e di ottenere più energia dalla stessa quantità di combustibile.

La massima efficienza che tutti i dispositivi possono conseguire nel convertire il calore in lavoro è il limite di Carnot.
Il professor Donald Hagelstein, docente di ingegneria elettrica al MIT, sostiene che i dispositivi termoelettrici commerciali attualmente possono raggiungere circa un decimo di tale limite.
Gli esperimenti compiuti utilizzando la nuova tecnologia dei diodi termici permette di raggiungere l’efficienza del 40 % del limite di Carnot, ma calcoli teorici dimostrano che si potrebbe raggiungere il 90%.

Hagelstein, in collaborazione con il suo dottorando Dennis Wu ed altri ricercatori, invece di provare a migliorare le prestazioni dei dispositivi già esistenti, hanno preferito seguire un nuovo approccio.

I ricercatori hanno effettuato la loro analisi utilizzando un sistema molto semplice in cui l’elettricità è stata generata da un dispositivo single-quantum-dot, un tipo di semiconduttore, in cui gli elettroni e le lacune, che trasportano le cariche elettriche nel dispositivo, sono strettamente limitati in tutti e tre le dimensioni. Controllando tutti gli aspetti del dispositivo, speravano di comprendere meglio come progettare l’ideale convetitore termico-elettrico.

Con i sistemi attuali è possibile convertire in modo efficiente il calore in elettricità, ma con una potenza molto bassa. E’ anche possibile ottenere molta energia elettrica ma in modo poco efficiente. “E ‘un compromesso. Si può avere alta efficienza o alto rendimento”, afferma Hagelstein. Ma il team ha scoperto che usando il nuovo sistema, sarebbe possibile ottenere entrambi.

Una chiave per migliorare il flusso è ridurre la distanza tra la superficie calda e il dispositivo di conversione. Un recente articolo di Gang Chen, professore del MIT, dimostra con alcune analisi che il trasferimento di calore può aver luogo tra superfici molto vicine tra loro ad un tasso che è di ordini di grandezza superiore a quello previsto dalla teoria. Il nuovo sistema è un ulteriore passo avanti e mostra come il calore non possa solo essere trasferito, ma convertito in energia elettrica in modo da essere sfruttato.

La compagnia MTPV Corp. fondata da Robert Di Matteo, è già al lavoro sullo sviluppo di una nuova tecnologia strettamente connessa con questa riceerca.

Di Matteo spiega che in tutto il mondo, circa il 60 per cento di tutta l’energia prodotta dalla combustione dei combustibili o generata in propulsori è sprecata, per lo più sotto forma di calore in eccesso e che questa tecnologia potrebbe “consentire di recuperare una parte significativa di questo spreco di energia.”

Secondo Hagelstein “C’è una miniera d’oro nel calore di scarto, se si può convertire in elettricità”. Le prime applicazioni potrebbero essere impiegate in sistemi ad alto valore come i chip per computer, ma il sistema potrebbe essere utile in una vasta gamma di applicazioni, tra cui  tra cui automobili, aerei e barche.

Per approfondimenti: MIT