Trasformare calore di scarto in elettricità? Bastano pochi gradi di differenza

Gli scienziati del Karlsruhe Institute of Technology (KIT) e della Tōhoku University si sono affidati al termomagnetismo per creare dei dispositivi di conversione in grado di operare anche con piccolissime differenze di temperature

calore di scarto
Credits: IMT / KIT

La nuova via per recuperare il calore di scarto ha un centinaio di anni

(Rinnovabili.it) – “Riciclare” il calore di scarto è una delle soluzioni più preziose sul fronte del risparmio energetico. Negli anni la tecnologia ha compiuto notevoli progressi, riutilizzando sulla stessa energia termica in altri processi o convertendola in elettricità. Nella maggior parte dei casi, tuttavia, esiste una barriera fisica. I generatori termoelettrici, ad esempio, richiedono grandi differenze di temperature per riuscire a convertire il calore di scarto in elettricità. E, nonostante ciò, le efficienze del processo rimangono molto piccole. Non solo. I materiali termoelettrici utilizzati finora sono costosi e talvolta persino tossici.

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Un team di scienziati internazionali sta testando una via alternativa: i generatori termomagnetici. Questi sistemi si basano su leghe, le cui proprietà magnetiche dipendono fortemente dalla temperatura. Al di sotto di certe temperature, il materiale è magnetico, al di sopra no. Quindi se la lega viene portata alternativamente a contatto con freddo e caldo, la magnetizzazione del materiale cambia in maniera continua. Ciò a sua volta induce una tensione elettrica nella bobina applicata al generatore. Il concetto è noto da un centinaio di anni, ma il rendimento di questa tecnologia non ha mai raggiunto il livello dei dispositivi termoelettrici.

Oggi un team composto dagli scienziati dell’Institute of Microstructure Technology del KIT e dell’Università Tōhoku ha trovato un modo per aumentare la loro potenza elettrica. “Sulla base dei risultati del nostro lavoro, i generatori termomagnetici sono ora competitivi con i quelli termoelettrici. Con questo, ci siamo avvicinati molto all’obiettivo di convertire il calore di scarto in energia elettrica con piccole differenze di temperatura”, afferma il professor Manfred Kohl

Gli scienziati hanno impiegato le cosiddette leghe di Heusler – composti magnetici intermetallici – trasformandole in film sottili con cui realizzare i generatori. Nel dettaglio hanno utilizzato una lega di nichel-manganese-gallio scoprendo come lo spessore del film e l’ingombro del dispositivo influenzino l’energia elettrica in direzioni opposte. Sulla base di questa scoperta, sono riusciti a migliorare la potenza di un fattore 3.4 portando lo spessore della pellicola a 40 micrometri. I generatori termomagnetici hanno raggiunto così una potenza di 50 microwatt per centimetro quadrato con una variazione di temperatura di soli tre gradi Celsius.

Il lavoro è stato pubblicato dell’ultimo numero di Joule.

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