Pesquisadores do MIT e do National Energy Laboratory (NREL) acabam de detalhes postados de uma máquina térmica sem partes móveis. O motor atualmente tem uma eficiência cerca de 40% e um dia poderá substituir as turbinas a vapor no futuro.
Célula fotovoltaica térmica TPV
A nova máquina térmica tem algumas características semelhantes às células fotovoltaicas tradicionais, mas captura fótons altos energia de uma fonte incandescente para produzir eletricidade. É capaz de gerar energia a partir de temperaturas entre 1900 e 2000 graus Celsius (entre 3.400 e 4.300 graus Fahrenheit).
No futuro, esse motor térmico poderá integrar as células em uma bateria de calor em escala de rede. Quando necessário, as células TPV podem converter calor em eletricidade e alimentá-lo na rede para preencher as lacunas de fornecimento causadas por restrições de fornecimento de energia renovável.
E hoje?
No momento, a equipe demonstrou com sucesso o funcionamento dos elementos fundamentais de um sistema tão pequeno. Ele está atualmente trabalhando em como conectar todos os componentes para construir um teste em tamanho real.
A longo prazo, como mencionado, as células fotovoltaicas térmicas poderiam substituir completamente as usinas de combustível fóssil.
“Este motor térmico é o último passo fundamental para demonstrar que as baterias térmicas são um conceito viável”, explica ele Henry Asegun, Robert N. Noyce Professor de Desenvolvimento Profissional no Departamento de Engenharia Mecânica do MIT. “Este é um passo absolutamente crítico no caminho da transição ecológica para chegar a uma rede completamente descarbonizada”.
Uma revolução para a indústria energética
Hoje, a maior parte da produção global de energia vem de fontes como carvão e gás natural, bem como algumas fontes de energia em grande escala, como nuclear e solar concentrada.
As turbinas a vapor são a tecnologia mais comum para converter calor em eletricidade - uma tecnologia que mudou muito pouco por mais de um século. E não tão eficiente, parece.
As turbinas a vapor convertem cerca de 35% da energia de uma fonte de calor em eletricidade útil: alguns modelos alcançam eficiências até 60%. Isso é ótimo, mas as turbinas a vapor têm uma desvantagem significativa: elas exigem peças móveis que se desgastam com o tempo.
As peças também devem ser capazes de tolerar altas temperaturas por longos períodos de tempo. As peças acabam se desgastando com o tempo. Para evitar isso, a pesquisa explora alternativas de estado sólido que podem fornecer substitutos diretos para motores a vapor tradicionais.
Um motor térmico de estado sólido
“Uma das vantagens dos conversores de energia de estado sólido é que eles podem operar em temperaturas mais altas com menos custos de manutenção porque não possuem peças móveis”, ressalta Henry sobre o motor térmico recém-desenvolvido.
As células TPV podem ser apenas o ponto de partida para esse tipo de coisa. As próximas melhorias têm um enorme potencial para reduzir a dependência das economias globais dos combustíveis fósseis.
“Há definitivamente um enorme resultado positivo aqui em termos de sustentabilidade”, diz Henry. “A tecnologia deste motor térmico é segura e ecologicamente correta.”
