Nový zdroj energie: horké světlo místo generátoru

7. červen 2006

Na první pohled to vypadá tak trochu jako nápad vzešlý z hlavy Járy Cimrmana - ale o recesi opravdu nejde. Vědci z Massachusetts Institute of Technology (MIT) chtějí získávat elektřinu z paliv nikoliv prostřednicvím generátorů či palivových článků, ale prostřednictvím světla, které vydávají při hoření. Ve skutečnosti nejde o novou myšlenku, teprve nové materiály a technologie vzniklé v poslední době ale umožní princip využít s dostatečnou účinností.

O přímou přeměnu světla a tepla získaného při spalování se pokoušeli vynálezci už před více než sto lety, této koncepci se říká termofotovoltaika (TPV). V praxi se ale postup neujal, protože ztráty byly vysoké a efektivnost přeměny nízká. Zdálo se proto, že kombinace tepelného stroje (motoru, turbiny) s dynamem či alternátorem je mnohem výhodnější. Nástup polovodičových a fotonických prvků ale vědce z MIT inspiroval k pokusu podívat se na starý problém z nového zorného úhlu.

"S použitím nových technologií, materiálů a postupů máme naději efektivnost přeměny zvýšit na 40 až 50 procent," tvrdí profesor John Kassakian z Katedry elektrotechnického inženýrství a počítačových věd na MIT. Pro srovnání: účinnost přeměny tepla na elektrickou energii v klasických nebo jaderných elektrárnách je okolo 30 procent, u běžných solárních fotovoltaických článků je efektivnost ještě podstatně nižší - většinou méně než 15 procent.

Nová podoba zařízení TPV, kterou zkonstruovali vědci a studenti z MIT se starým řešením vůbec nepodobá. Srdcem generátoru je válcovitý prvek z wolframu, do nějž bylo speciální postupem vyleptáno obrovské množství nepatrných otvorů. Uvnitř při vysoké teplotě hoří přiváděné palivo a zahřívá válec na teplotu 1500 stupňů Kelvina. Jeho povrch díky tomu vyzařuje světlo v přesně stanovených vlnových délkách - takových, na něž jsou nejcitlivější fotočlánky ze sloučeniny galia a antimonu, nového polovodivého materiálu. Mezi válcem a fotodiodami je ještě zvláštní filtr, který k fotočlánkům propouští jen vybrané vlnové délky záření, zatímco zbytek odráží zpět. Tak se zvyšuje teplota wolframového válce a zároveň účinnost celého procesu.

Schéma uspořádání TPV článku

Dalším jemným dolaďováním všech tří prvků systému chtějí konstruktéři dál zvyšovat účinnost a zkoušet, zda se pro jejich výrobu nedají s výhodou použít i další materiály. Zbývá také vyřešit problém chlazení.

"Pro vysokou účinnost potřebujeme vysokou teplotu - zároveň ale nechceme, aby se v okolí našeho článku všechno tavilo," říká Kassakian. "Odpadní teplo se ale dá s výhodou využít, například při vytápění, v klimatizaci a podobně."

Termofotovoltaická jednotka z MIT

První praktické využití autoři vidí v automobilech; systém by například mohl s výhodou nahradit běžné alternátory a řešit některé problémy dieselových motorů. Ještě víc se ale hodí pro hybridní vozy, klimatizační jednotky, zásobování elektřinou na odlehlých místech a podobně.

autor: Jan Novák
Spustit audio

Více z pořadu

E-shop Českého rozhlasu

Vždycky jsem si přál ocitnout se v románu Julese Verna. Teď se mi to splnilo.

Václav Žmolík, moderátor

tajuplny_ostrov.jpg

Tajuplný ostrov

Koupit

Lincolnův ostrov nikdo nikdy na mapě nenašel, a přece ho znají lidé na celém světě. Už déle než sto třicet let na něm prožívají dobrodružství s pěticí trosečníků, kteří na něm našli útočiště, a hlavně nejedno tajemství.