I ricercatori di MIT e National Energy Laboratory (NREL) hanno appena pubblicato i dettagli di un motore termico senza parti mobili. Il motore ha attualmente un'efficienza di circa il 40% e un giorno potrebbe sostituire le turbine a vapore in futuro.
Cella termofotovoltaica TPV
Il nuovo motore termico ha alcune caratteristiche simili alle cellule fotovoltaiche tradizionali, ma cattura fotoni ad alta energia da una fonte incandescente per produrre elettricità. È in grado di generare energia da temperature comprese tra i 1900 e i 2000 gradi Celsius (tra i 3.400 e i 4.300 gradi Fahrenheit).
In futuro questo motore termico potrebbe integrare le celle in una batteria termica su scala di rete. Quando richiesto, le celle TPV potrebbero convertire il calore in elettricità e immetterlo nella rete per riempire i vuoti di fornitura causati dalle limitazioni di approvvigionamento di energia rinnovabile.
E oggi?
Al momento il team ha dimostrato con successo il funzionamento degli elementi fondamentali di un tale sistema su piccola scala. Attualmente lavora su come collegare tutti i componenti insieme per costruire un test a grandezza reale.
A lungo termine,come detto, le celle termofotovoltaiche potrebbero sostituire del tutto le centrali elettriche a combustibili fossili.
"Questo motore termico è l'ultimo passo fondamentale per dimostrare che le batterie termiche sono un concetto praticabile", spiega Asegun Henry, Professore di sviluppo professionale di Robert N. Noyce presso il Dipartimento di ingegneria meccanica del MIT. “Questo è un passo assolutamente critico sulla strada della transizione ecologica per arrivare a una rete completamente decarbonizzata”.
Una rivoluzione per l'industria energetica
Oggi, la maggior parte della produzione globale di energia proviene da fonti come carbone e gas naturale, nonché da alcune fonti energetiche su larga scala come il nucleare e il solare concentrato.
Le turbine a vapore sono la tecnologia più comune per convertire il calore in elettricità: una tecnologia cambiata davvero poco per oltre un secolo. E non così efficiente, a quanto pare.
Le turbine a vapore convertono circa il 35% dell'energia da una fonte di calore in elettricità utile: alcuni modelli raggiungono efficienze fino al 60%. È fantastico, ma le turbine a vapore hanno uno svantaggio significativo: richiedono componenti mobili che si usurano nel tempo.
Le parti devono anche essere in grado di tollerare le alte temperature per lunghi periodi di tempo. Le parti alla fine si usurano nel tempo. Per evitarlo, la ricerca esplora alternative allo stato solido che potrebbero fornire sostituzioni dirette per i tradizionali motori a vapore.
Un motore termico a stato solido
"Uno dei vantaggi dei convertitori di potenza a stato solido è che possono funzionare a temperature più elevate con meno costi di manutenzione poiché non hanno parti mobili", precisa Henry sul motore termico appena sviluppato.
Le celle TPV potrebbero essere solo il punto di partenza per questo genere di cose. I prossimi miglioramenti hanno un enorme potenziale nel ridurre la dipendenza delle economie globali dai combustibili fossili.
"C'è sicuramente un enorme positivo netto qui in termini di sostenibilità", dice Henry. "La tecnologia di questo motore termico è sicura e rispettosa dell'ambiente”.
