Zužitkujme odpadní teplo!

Nové materiály a zařízení by mohly být při zpracování odpadního tepla na elektrickou energii velice efektivní. Tím bychom ušetřili velké množství dalších energetických zdrojů, třeba fosilních paliv.

Jakýkoliv proces získávání, přenosu a využití energie je spojen s nepříjemnými ztrátami. Ty se počítají řádově v desítkách procent a většinou vedou k produkci tzv. odpadního tepla. Druhý termodynamický zákon vlastně říká, že příroda se brání uspořádanosti (jde o růst entropie). Nejpřirozenějším a často konečným stavem energie v přírodě je teplo, její nejméně uspořádaná čili nejvíce degradovaná forma. Inženýři a vědci se ale snaží vyvinout speciální materiály a zařízení, které by tuto neefektivní bilanci alespoň zčásti zvrátily a které by mohly mít zároveň široké použití v přístrojích všeho možného druhu.

Účelem těchto materiálů a zařízení je konvertovat co největší část odpadního tepla zpět do formy elektrické energie. K problému se nyní vyjádřili profesor Peter Hagelstein z MIT a jeho žák Dennis Wu. Současné běžné materiály, které pracují jako termoelektrické konvertory, vykazují pouze desetinu teoretické možné účinnosti tepelného stroje. Hagelstein a jeho kolegové experimentovali před časem s tzv. tepelnými diodami, které měly 40% možnou účinnost při výrobě elektrické energie z odpadního tepla. V jejich teoretických pracích, ve kterých využívali různých kvantových jevů, se však objevuje možnost výroby součástek dokonce s 90 % možné účinnosti (tyto součástky by musely pracovat na bázi kvantových teček). Nové součástky by mohly mít jak vysokou účinnost, tak zároveň i velký elektrický výkon. Tyto principy jdou v tradičních termoelektrických součástkách proti sobě.

Výhledově se tedy otevírá možnost získat zpět velkou část z asi 60 % vyráběné či konzumované energie, která celosvětově uniká ve formě odpadního tepla. To by mělo zásadní vliv mj. na snížení spotřeby fosilních paliv. První možné aplikace by se mohly týkat počítačů, slunečních elektráren, dále aut, letadel a dalších dopravních prostředků. Objevují se sice i další recepty na využití odpadního tepla (např. odvádění tepla z počítačových center pomocí kapalinových chladičů do okruhu ústředního topení nebo nasazení tzv. Stirlingových motorů, využívajících rozdílu mezi teplým a studeným místem), ale práce prof. Hagelsteina a jeho kolegů se zdají být zásadnější.