Przełomowe odkrycie Polaków. Fotowoltaika przy nim się chowa

Oto #TOP2022. Przypominamy najlepsze materiały mijającego roku.

Technologie używane dotychczas do konwertowania ciepła odpadowego na prąd cechuje niska wydajność i wysoka cena, przez co ich zastosowania są mocno ograniczone. Szacuje się, że jedynie około 40 proc. energii pochodzącej m.in. ze spalania węgla i węglowodorów jest wykorzystywane, podczas gdy pozostałe 60 proc. rozprasza się w powietrzu w postaci ciepła odpadowego.

W efekcie, aby zaspokoić zapotrzebowanie na prąd, musimy spalać więcej surowców, przyczyniając się w ten sposób do negatywnych zmian klimatycznych i wysokich kosztów paliw. Wkrótce może się to zmienić za sprawą naukowców i doktorantów z AGH, którzy opracowali niedrogie moduły termoelektryczne o gęstości mocy ponad dziesięciokrotnie przewyższającej ogniwa fotowoltaiczne.

Zespół kierowany przez prof. dr. hab. inż. Krzysztofa Wojciechowskiego z Wydziału Inżynierii Materiałowej i Ceramiki AGH we współpracy z partnerami z Sieci Badawczej Łukasiewicz oraz Instytutu Fizyki PAN w Warszawie opracował i wytworzył prototypowe moduły termoelektryczne o gęstości mocy zbliżonej do 2,5 kW/m2, co daje im dziesięciokrotną przewagę pod tym względem nad komercyjnymi ogniwami fotowoltaicznymi.

W ocenie twórców proces technologiczny wytwarzania oraz koszt materiałowy opracowanego rozwiązania nie odbiega od elementu fotowoltaicznego o tożsamych rozmiarach. – Zważywszy na znacznie większą gęstość mocy konwerterów termoelektrycznych, cena za 1 W mocy elektrycznej powinna być też znacznie korzystniejsza niż w przypadku paneli fotowoltaicznych – deklaruje prof. Wojciechowski.

Koszt modułów udało się znacząco obniżyć w stosunku do komercyjnych odpowiedników m.in. dzięki zastąpieniu ceramicznych okładzin mniej kosztownymi i znacznie lepiej przewodzącymi ciepło stopami aluminium. Co więcej, stopy aluminium są łatwiej formowalne niż ceramika, dzięki czemu można konstruować moduły o niemal dowolnych kształtach dostosowanych do danego systemu odzysku ciepła.

Cena modułu termoelektrycznego stworzonego w warunkach laboratoryjnych, gdzie wszystkie prace były wykonywane niemalże ręcznie przez członków zespołu, osiąga wartość zbliżoną do smartfona z najwyższej półki. Jednak zdaniem twórców automatyzacja i masowość produkcji pozwoliłaby na obniżenie kosztów wytworzenia co najmniej do poziomu powszechnie dostępnej fotowoltaiki. Dlatego naukowcy poszukują inwestora, który będzie gotów podjąć się tego wyzwania.